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JP4300029B2 - Method and apparatus for gel-free qualitative and quantitative proteomic analysis and use thereof - Google Patents
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Abstract

Methods and apparatus for qualitative and quantitative proteome analysis are provided. The methods and apparatus allow for the isolation of a subset of peptides out of complex mixtures of peptides. The isolation is based on a specific chemical and/or enzymatic alteration of one or more types of peptides. This alteration modifies the biophysical, chemical or any other biochemical property of the affected types of peptides (e.g., net electrical charge and/or hydrophobicity) in such way that the altered peptides can be separated from the unaltered peptides.

Description

発明の要約
定性及び定量的プロテオーム分析のための方法及び装置が提供されている。該方法及び装置は、ペプチドの複合混合物の中からペプチドサブセットを単離することを可能にする。該単離は、1以上のタイプのペプチドの特異的な化学的及び/又は酵素的改変に基づいている。この改変は、改変されたペプチドを未改変ペプチドから分離できるような方法で、影響を受けたタイプのペプチドの生物理学的、化学的又はその他のあらゆる生化学的特性(例えば正味の電荷及び/又はハイドロフォビシティ)を修飾する。
SUMMARY OF THE INVENTION Methods and apparatus for qualitative and quantitative proteomic analysis of the invention are provided. The method and apparatus make it possible to isolate a peptide subset from a complex mixture of peptides. The isolation is based on specific chemical and / or enzymatic modification of one or more types of peptides. This modification is performed in such a way that the modified peptide can be separated from the unmodified peptide in such a way that the biophysical, chemical or any other biochemical properties of the affected type of peptide (eg net charge and / or Hydrophobicity) is modified.

1実施態様においては、この改変は、第1及び第2の分離中で同じタイプのクロマトグラフィー分離を用いて、複合ペプチド混合物の第1のクロマトグラフィー分離と改変された複合混合物の間で適用される。「同じタイプのクロマトグラフィー分離」というのは、第1及び第2の両方のクロマトグラフィー分離が疎水性に基づいているか又は両方がイオン交換に基づいていることを意味する。したがって、本発明の方法では、その溶出又は移動パターンに基づいて複合ペプチド混合物をフラクションに分離する第1の分離工程が利用される。その後、各々のフラクションは、化学的又は酵素的にか又は化学的かつ酵素的に駆動され得る特異的改変反応に付される。このとき各フラクションは第2の分離に再度付される。i)改変のタイプ及びii)分離条件に基づき、各フラクション内のペプチドの改変されたサブセットは、未改変ペプチドから分離した状態で溶出又は移動することになる。さらに本発明は、並列のみ、直列のみ又は直列/並列組合せモードのいずれかで実施することができる単一カラムシステム又は同一又は類似のカラムの多重カラムシステムのいずれかを用いて、選択的にかつ効率良く該方法を実施するための装置を提供する。単離されたペプチドを、その後漸進的かつ逐次的に放出させ、同定のため分析システムに移行させることができる。   In one embodiment, this modification is applied between the first chromatographic separation of the complex peptide mixture and the modified complex mixture using the same type of chromatographic separation in the first and second separations. The “Same type of chromatographic separation” means that both the first and second chromatographic separations are based on hydrophobicity or both are based on ion exchange. Therefore, in the method of the present invention, a first separation step is used in which the complex peptide mixture is separated into fractions based on the elution or movement pattern. Each fraction is then subjected to a specific modification reaction that can be driven chemically or enzymatically or chemically and enzymatically. At this time, each fraction is again subjected to the second separation. Based on i) the type of modification and ii) the separation conditions, the modified subset of peptides within each fraction will elute or migrate in a separated state from the unmodified peptides. Furthermore, the present invention selectively and using either a single column system or a multiple column system of the same or similar columns, which can be implemented in either parallel only, serial only or serial / parallel combination mode. An apparatus for efficiently carrying out the method is provided. The isolated peptide can then be released gradually and sequentially and transferred to an analytical system for identification.

発明の背景
プロテオームは、細胞、組織型又は生体により発現されるタンパク質の全体の補足として定義づけされてきており、プロテオミクスというのは、一定の与えられた時点で又はある種の環境条件下で発現されるこの補足の研究である。このような包括的分析には、何千ものタンパク質が単一のサンプルから日常的に同定され特徴づけされることが必要となる。2次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動(2D−PAGE)は、2Dゲル上で最高数千ものタンパク質スポットを表示する分離を生み出す、プロテオミクスにとって重要なツールであるものとみなされている。ゲル内のタンパク質は、異なるサンプルからのゲルの間での定量化及び比較を可能にするさまざまな染色液を使用することによってある程度までは検出可能である。タンパク質の同定は、例えば、タンパク質スポットを切除し、周知の特異性をもつプロテアーゼでスポットを消化することによって可能である。かかる切断からもたらされるペプチドは、質量分析法によりその後決定され得る特定の質量を有する。これらのデータは、データベース内のペプチドの質量と比較される。後者の質量は、例えば、DNA配列データから出発して各タンパク質及びその分割フラグメントの分子量を計算することによって得られる、インシリコ(in silico)でのデータである。分光分析的に精確に決定されたペプチドの質量が、コンピュータ内でのペプチドの質量と整合した場合、往々にして、これだけでそのペプチドをその親タンパク質に対し注釈付けするのに充分である。あるいはまた、逆に、サンプル中の特定のタンパク質を、その成分であるペプチドフラグメントのうちの1以上のものを同定することによって同定することが可能である(いわゆるペプチドマスフィンガープリンティング)。
BACKGROUND OF THE INVENTION The proteome has been defined as the total complement of proteins expressed by cells, tissue types or organisms, and proteomics are expressed at a given point in time or under certain environmental conditions. This is a supplemental study done. Such comprehensive analysis requires that thousands of proteins are routinely identified and characterized from a single sample. Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) is considered to be an important tool for proteomics that produces separations that display up to thousands of protein spots on a 2D gel. Proteins in the gel can be detected to some extent by using various stains that allow quantification and comparison between gels from different samples. Protein identification can be achieved, for example, by excising the protein spot and digesting the spot with a protease of known specificity. Peptides resulting from such cleavage have a specific mass that can then be determined by mass spectrometry. These data are compared to the mass of the peptide in the database. The latter mass is, for example, in silico data obtained by calculating the molecular weight of each protein and its fragment fragments starting from DNA sequence data. When the mass of a peptide that is accurately determined spectroscopically matches the mass of the peptide in a computer, this is often sufficient to annotate the peptide to its parent protein. Alternatively, conversely, a particular protein in a sample can be identified by identifying one or more of its constituent peptide fragments (so-called peptide mass fingerprinting).

しかしながら、2D−PAGEは、逐次的で労働集約的であり、自動化が困難である。さらに、膜タンパク質、非常に大きい及び小さいタンパク質及びきわめて酸性又は塩基性の高いタンパク質といったような特定のクラスのタンパク質は、この方法を用いて分析するのが困難である。もう1つの重要な欠点は、全細胞溶解物の分析時に存在度が比較的低い調節タンパク質(例えば転写因子及びタンパク質キナーゼ)が、検出されることはまれであることから、分析がきわめて豊富なタンパク質の方へと偏向するという点にある。   However, 2D-PAGE is sequential and labor intensive and difficult to automate. In addition, certain classes of proteins, such as membrane proteins, very large and small proteins, and very acidic or basic proteins, are difficult to analyze using this method. Another important drawback is that proteins that are highly abundant in analysis are rare because regulatory proteins (eg, transcription factors and protein kinases) that are relatively abundant in the analysis of whole cell lysates are rarely detected. It is in the point of deviating toward.

このような欠点のため、科学者達は、各タンパク質を均質に到るまで精製する必要がないプロテオームを分析するための代替的アプローチを探し求めてきた。これらの技術はここでは「ゲルフリーシステム」と呼ばれ、ゲル分離工程を使用しない。ペプチド質量フィンガープリントアプローチは、タンパク質をその構成ペプチドのうちの1以上のものの質量に基づいて同定できるということを我々に教示した。生体サンプル内のタンパク質を分析する1つのアプローチは、タンパク質をタンパク質分解し、結果として得たペプチドの質量を決定することであった。サンプルが少量の異なるタンパク質しか含有しないかぎり、結果として得られるペプチドの数は少なく、ペプチドをクロマトグラフィーにより分離しその後質量分析法で分析することによって同定され得る。大部分の複合生体サンプルでは、タンパク質のタンパク質分解は何千個ものペプチドを産生することになり、これは、あらゆる既知のクロマトグラフィーシステムの分解能力を超える。その結果、個々のペプチドの同時溶出ひいては不充分な分離及び単離がもたらされる。さらに、このようなクロマトグラフィーと結合させた質量分析法の分解能は、個々のペプチドの質量を適切に決定するのに充分なものではない。ペプチドの複雑な混合物の分解能を改善する1つのアプローチは、大型タンパク質複合体の直接的分析(DALPC)という最近記述されたプロセスのような多次元クロマトグラフィーを使用することにある(Link et al.(1999))。DALPCプロセスは、強いカチオン交換と逆相クロマトグラフィーの組合せによって複合ペプチド混合物を解像するために電荷の独立した物理的特性及び疎水性を使用する。この方法は、複合混合物のその個々の成分への分離を改善するものの、このアプローチの分解能は、生体サンプル中の成分ペプチドを再現性ある形で同定するのになおも大いに不充分なものである。DALPC方法のさらなる欠点は、低い存在度のタンパク質の分析との非相溶性及び、定量的に使用できないという点にある。   Because of these shortcomings, scientists have sought alternative approaches for analyzing proteomes that do not require each protein to be purified to homogeneity. These techniques are referred to herein as “gel-free systems” and do not use a gel separation process. The peptide mass fingerprint approach taught us that proteins can be identified based on the mass of one or more of its constituent peptides. One approach to analyze proteins in a biological sample was to proteolyze the proteins and determine the resulting peptide mass. As long as the sample contains only a small amount of different proteins, the resulting number of peptides is small and can be identified by chromatographic separation of the peptides and subsequent analysis by mass spectrometry. In most complex biological samples, proteolysis of the protein will produce thousands of peptides, which exceeds the degradation capability of any known chromatographic system. The result is co-elution of individual peptides and thus poor separation and isolation. Furthermore, the resolution of mass spectrometry coupled with such chromatography is not sufficient to adequately determine the mass of individual peptides. One approach to improve the resolution of complex mixtures of peptides is to use multidimensional chromatography, such as the recently described process of direct analysis of large protein complexes (DALPC) (Link et al. (1999)). The DALPC process uses independent physical properties and hydrophobicity of charge to resolve complex peptide mixtures by a combination of strong cation exchange and reverse phase chromatography. Although this method improves the separation of complex mixtures into their individual components, the resolution of this approach is still far from sufficient to reproducibly identify component peptides in biological samples. . A further disadvantage of the DALPC method is that it is incompatible with the analysis of low abundance proteins and cannot be used quantitatively.

最近記述された第2のアプローチ、ICAT−方法は、同位体コード化親和力タグ(ICATS)と呼ばれる新しい化学的試薬とタンデム質量分析法(Gygi et al(1999))の組合せの使用に基づいている。ICAT−方法は、ビオチン標識を担持するヨードアセテート誘導体によるシステイン含有タンパク質の修飾に基づいている。修飾されたタンパク質を酵素によりペプチドへと分割した後、システイン修飾された標識づけされたペプチドのみが、親和力精製工程で、ストレプトアビジンでコーティングされたビーズで引き下ろされる。親和力精製工程は、もとのペプチド混合物の複合体を削減し、質量分析法と組合せた液体クロマトグラフィーによる成分ペプチドの分離を、より実現可能な現実的目標にする。しかしながら、欠点は、親和力精製工程が一般に、精製工程中の材料損失のためより大量の出発材料が必要となるという点にある。さらにICAT標識は、MS分析全体を通して各ペプチド上にとどまり、特に小型ペプチドについてのデータベース検索アルゴリズムを複雑なものにする比較的大きな修飾(〜500Da)である。該方法は同様に、いかなるシステイン残基も含有しないタンパク質については役立たない。その上、親和力精製工程のため、修飾されたペプチドは一度に生成され、いわゆる圧縮混合物の形で放出される。このことはすなわち、最適なクロマトグラフィー分離が全く存在せず、修飾されたペプチドの質量分析法による検出の効率が比較的低いものであることを意味している。同様に、2つのその他の刊行物(Geng et al., 2000及びJi et al., 2000)では、ペプチドサブセットを選択するために親和力クロマトグラフィーが使用され、対応する親タンパク質を同定するのに単離された署名ペプチド(signature peptide)が使用されている。   A recently described second approach, ICAT-method, is based on the use of a combination of a new chemical reagent called isotope-coded affinity tag (ICATS) and tandem mass spectrometry (Gygi et al (1999)). . The ICAT-method is based on the modification of cysteine-containing proteins with iodoacetate derivatives carrying a biotin label. After enzymatic cleavage of the modified protein into peptides, only the cysteine-modified labeled peptides are pulled down with streptavidin-coated beads in an affinity purification step. The affinity purification process reduces the complex of the original peptide mixture and makes separation of component peptides by liquid chromatography combined with mass spectrometry a more feasible realistic goal. However, the disadvantage is that the affinity purification process generally requires a larger amount of starting material due to material loss during the purification process. Furthermore, ICAT label is a relatively large modification (˜500 Da) that stays on each peptide throughout the MS analysis and complicates the database search algorithm, especially for small peptides. The method is similarly useless for proteins that do not contain any cysteine residues. Moreover, because of the affinity purification process, the modified peptide is produced at once and released in the form of a so-called compressed mixture. This means that there is no optimal chromatographic separation at all and the efficiency of detection of modified peptides by mass spectrometry is relatively low. Similarly, in two other publications (Geng et al., 2000 and Ji et al., 2000), affinity chromatography is used to select peptide subsets and is simply used to identify the corresponding parent protein. A separated signature peptide is used.

本発明は、多次元クロマトグラフィーを必要とせずかつ親和力タグを使用しない定性的及び定量的プロテオーム分析用の新規のゲルフリーの方法を記述するものである。この方法はきわめて適応性があり、大量の異なるペプチドクラスに適用でき、少数の細胞しか含まない生体サンプルにさえ適用可能である。   The present invention describes a novel gel-free method for qualitative and quantitative proteomic analysis that does not require multidimensional chromatography and does not use affinity tags. This method is very adaptable and can be applied to a large number of different peptide classes, even to biological samples containing only a few cells.

発明の詳細な説明
本発明は、複合ペプチド混合物からのペプチドのサブセットの単離及び同定のための方法及び装置を提供する。
Detailed Description of the Invention The present invention provides methods and apparatus for the isolation and identification of a subset of peptides from a complex peptide mixture.

該方法は、第2のクロマトグラフィー分離における改変されたペプチドのクロマトグラフィーの作用がその未改変バージョンのクロマトグラフィーの作用と異なっているような形で、選択されたペプチド集団が改変される工程によって分離された、同じタイプの2つのクロマトグラフィー分離の組合せを利用するものである。   The method comprises the steps of modifying a selected population of peptides in such a way that the chromatographic action of the modified peptide in the second chromatographic separation differs from the chromatographic action of its unmodified version. Utilizing a combination of two chromatographic separations of the same type separated.

タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離するために、本発明は、2つの作用モードで応用可能である。第1のモードでは、タンパク質ペプチド混合物中の少数のペプチドが改変され、改変されたペプチドのサブセットが単離される。この作用モードでは、改変されたペプチドはフラグを立てたペプチドと呼ばれる。第2のモードでは、タンパク質ペプチド混合物中の多数のペプチドが改変され、未改変ペプチドのサブセットが単離される。この作用モードでは、未改変ペプチドは、同定ペプチドと呼ばれる。   In order to isolate a subset of peptides from a protein peptide mixture, the present invention is applicable in two modes of action. In the first mode, a small number of peptides in a protein peptide mixture are modified and a subset of modified peptides is isolated. In this mode of action, the modified peptide is called a flagged peptide. In the second mode, multiple peptides in a protein peptide mixture are modified and a subset of unmodified peptides is isolated. In this mode of action, the unmodified peptide is called the identified peptide.

1つの実施態様において本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離するための方法において、(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(b)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させて、改変されたペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)クロマトグラフィーによって各フラクションから前記改変された又はいわゆるフラグを立てたペプチドを単離する工程を含み、工程(a)及び(c)のクロマトグラフィーが同じタイプのクロマトグラフィーで実施される方法を提供している。   In one embodiment, the present invention provides a method for isolating a subset of peptides from a protein peptide mixture, the step of (a) separating the protein peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) within each fraction Modifying at least one amino acid of at least one of the peptides chemically or enzymatically or chemically and enzymatically to produce a subset of modified peptides, and (c) chromatographically Isolating the modified or so-called flagged peptide from the fraction, providing a method wherein the chromatography of steps (a) and (c) is carried out with the same type of chromatography.

もう1つの実施態様において、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離するための方法において、
(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと最初に分離させる工程;(b)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させて、未改変ペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)第2のクロマトグラフィーによって前記未改変の又はいわゆる同定ペプチドを単離する工程を含み、最初の及び第2の分離工程のクロマトグラフィーが同じタイプのクロマトグラフィーで実施される方法を提供している。
In another embodiment, the present invention provides a method for isolating a subset of peptides from a protein peptide mixture, comprising:
(A) first separating the protein peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) chemically or enzymatically or chemically at least one amino acid of the majority of the peptides in each fraction; And enzymatically modifying to produce a subset of unmodified peptides, and (c) isolating said unmodified or so-called identified peptides by a second chromatography, wherein the first and second It provides a method in which the chromatography of the separation step is carried out with the same type of chromatography.

同じタイプのクロマトグラフィーというのは、クロマトグラフィータイプが最初の分離と第2の分離において同じであることを意味する。クロマトグラフィーのタイプは、例えば両方の分離においてペプチドの疎水性に基づくものである。同様にして、クロマトグラフィーのタイプは、両方の工程において、ペプチドの電荷及びイオン交換クロマトグラフィーの利用に基づくものであり得る。さらにもう1つの変形態様では、クロマトグラフィー分離は、両方の工程において、サイズ排除クロマトグラフィー又はその他のあらゆるタイプのクロマトグラフィーに基づいている。   The same type of chromatography means that the chromatography type is the same in the first and second separations. The type of chromatography is for example based on the hydrophobicity of the peptide in both separations. Similarly, the type of chromatography can be based on the use of peptide charge and ion exchange chromatography in both steps. In yet another variation, the chromatographic separation is based on size exclusion chromatography or any other type of chromatography in both steps.

改変の前の第1のクロマトグラフィー分離は、以下では「一次ラン」又は「一次クロマトグラフィー工程」又は「一次クロマトグラフィー分離」又は「ラン1」と呼ばれている。改変されたフラクションの第2のクロマトグラフィー分離は、以下では「二次ラン」又は「二次クロマトグラフィー工程」又は「二次クロマトグラフィー分離」又は「ラン2」と呼ばれる。   The first chromatographic separation prior to modification is referred to below as the “primary run” or “primary chromatography step” or “primary chromatographic separation” or “run 1”. The second chromatographic separation of the modified fraction is hereinafter referred to as “secondary run” or “secondary chromatography step” or “secondary chromatographic separation” or “run 2”.

本発明の好ましい実施態様においては、一次ラン及び二次ランのクロマトグラフィー条件は同一であるか;又は当業者にとっては実質的に類似している。実質的に類似したというのは、例えば、そのクロマトグラフィー条件が、一次ランから回収されたすべてのフラクションについて非改変ペプチドとは予測可能な形で全く異なっている改変されたペプチドの溶出を導くものであるかぎり、一次ランと二次ランの間で流量及び/又は勾配及び/又は温度及び/又は圧力及び/又はクロマトグラフィー用ビーズ及び/又は溶媒組成のわずかな変更が許容されるということを意味する。   In preferred embodiments of the invention, the chromatographic conditions for the primary and secondary runs are the same; or are substantially similar to those skilled in the art. Substantially similar is, for example, that the chromatographic conditions lead to the elution of modified peptides that are completely different from the unmodified peptides in a predictable manner for all fractions recovered from the primary run. Means that slight changes in flow rate and / or gradient and / or temperature and / or pressure and / or chromatographic beads and / or solvent composition are allowed between primary and secondary runs. To do.

ここで使用される「タンパク質ペプチド混合物」というのは、標準的には、タンパク質を含むサンプルの解裂の結果として得られる複合ペプチド混合物である。かかるサンプルは、標準的には、制限的な意味無く、原核細胞又は真核細胞溶解物といったタンパク質のあらゆる複合混合物又は1つの細胞、又は特定の細胞小器官フラクション、生検、レーザー捕捉切開細胞から単離されたタンパク質のあらゆる複合混合物又はリボソーム、ウイルスなどといったあらゆる大型タンパク質複合体である。かかるタンパク質サンプルがペプチドに分割された場合、それらは、最高1000、5000、10,000、20,000、30,000、100,000以上の異なるペプチドを含有しうるということが予想できる。しかしながら、特定のケースでは、「タンパク質ペプチド混合物」は同様に、直接体液から又はより一般的に生体起源のあらゆる溶液に由来していてもよい。例えば、尿はタンパク質以外に、腎臓によってペプチドが除去される体内タンパク質のタンパク質分解による分解の結果としてもたらされる非常に複合度の高いペプチド混合物を含有している。タンパク質ペプチド混合物のさらにもう1つの例としては、脳脊髄液中に存在するペプチドの混合物がある。   As used herein, a “protein peptide mixture” is typically a complex peptide mixture obtained as a result of cleaving a sample containing protein. Such samples are typically, without limitation, from any complex mixture or single cell of protein, such as prokaryotic or eukaryotic cell lysates, or from specific organelle fractions, biopsies, laser-captured incised cells. Any complex mixture of isolated proteins or any large protein complex such as ribosome, virus, etc. If such protein samples are divided into peptides, it can be expected that they can contain up to 1000, 5000, 10,000, 20,000, 30,000, 100,000 or more different peptides. However, in certain cases, the “protein peptide mixture” may also be derived directly from body fluids or more generally from any solution of biological origin. For example, urine contains, in addition to protein, a highly complex peptide mixture resulting from proteolytic degradation of in vivo proteins from which peptides are removed by the kidneys. Yet another example of a protein peptide mixture is a mixture of peptides present in cerebrospinal fluid.

さらに一般的に言うと、本発明は、あらゆる複合ペプチド混合物に適用される。本願で使用される、「複合ペプチド混合物」というのは、100以上、標準的には500以上、さらに標準的には1000以上の異なるペプチドの混合物を意味している。本発明では、「タンパク質ペプチド混合物」及び「複合ペプチド混合物」という語は、互換的に使用される。
同様に本願で使用されるように、タンパク質ペプチド混合物からの「ペプチドのサブセット」というのは、タンパク質ペプチド混合物内に存在する全ペプチド数のうちのあるフラクションを意味する。かかるフラクションは、確実に初期ペプチド数の50%未満であり、標準的に20%未満、さらに標準的にはタンパク質ペプチド混合物中の初期ペプチド数の10%未満を占めることになる。
More generally speaking, the present invention applies to any complex peptide mixture. As used herein, “complex peptide mixture” means a mixture of 100 or more different peptides, typically 500 or more, and more typically 1000 or more. In the present invention, the terms “protein peptide mixture” and “complex peptide mixture” are used interchangeably.
Similarly, as used herein, “subset of peptides” from a protein peptide mixture means a fraction of the total number of peptides present in the protein peptide mixture. Such fractions will certainly be less than 50% of the initial peptide number, typically less than 20%, and more typically less than 10% of the initial peptide number in the protein peptide mixture.

本願でペプチドに関して使用されているような「改変する」又は「改変された」又は「改変」という語は、修飾されたアミノ酸を含有するペプチドのクロマトグラフィー挙動を変えるという明確な意図をもって、ペプチドのアミノ酸の中に特異的修飾を導入することを意味する。本願で使用される「改変されたペプチド」という語は、改変の結果として修飾されているアミノ酸を含有するペプチドである。   The terms “alter” or “altered” or “altered” as used herein with respect to peptides refer to peptides with the express intention of altering the chromatographic behavior of peptides containing modified amino acids. It means introducing specific modifications into amino acids. As used herein, the term “modified peptide” is a peptide that contains an amino acid that has been modified as a result of the modification.

かかる改変は、安定した化学的又は酵素的修飾でありうる。またかかる改変は、アミノ酸との一時的相互作用を導入することもできる。標準的には、1つの改変は共有結合反応となるが、改変は、複合体がクロマトグラフィー工程中充分安定していることを条件とし、複合体形成から成っていてもよい。   Such alteration can be a stable chemical or enzymatic modification. Such modifications can also introduce temporary interactions with amino acids. Typically, one modification is a covalent reaction, but the modification may consist of complex formation, provided that the complex is sufficiently stable during the chromatography process.

標準的には、改変は、その未改変バージョンと異なり、改変されたペプチドが疎水性クロマトグラフィーにおいて移動するような形で、疎水性の変化を結果としてもたらす。代替的には、改変は、その未改変バージョンと異なり、改変されたペプチドがイオン交換クロマトグラフィー例えばアニオン交換又はカチオン交換クロマトグラフィー内で移動するような形で、ペプチドの正味電荷の変化を結果としてもたらす。同様に、改変は、改変されたペプチドがその未改変バージョンとは異なってクロマトグラフィー分離内で移動するような形で、ペプチド内のその他のあらゆる生化学、化学又は生物物理学的変化を結果としてもたらす可能性がある。「異って移動する」という語は、特定の改変されたペプチドが、同じ非改変ペプチドの溶出時間に比べて異なる溶出時間で溶出することを意味する。   Typically, a modification, unlike its unmodified version, results in a change in hydrophobicity such that the modified peptide migrates in hydrophobic chromatography. Alternatively, the modification, unlike its unmodified version, results in a change in the net charge of the peptide in such a way that the modified peptide migrates within ion exchange chromatography, such as anion exchange or cation exchange chromatography. Bring. Similarly, modification results in any other biochemical, chemical or biophysical change in the peptide such that the modified peptide moves within the chromatographic separation, unlike its unmodified version. There is a possibility to bring. The term “migrate differently” means that a particular modified peptide elutes with a different elution time compared to the elution time of the same unmodified peptide.

改変は、化学的及び酵素的反応又はそれらの組合せによって得ることができる。化学的反応の制限的意味のないリストとしては、アルキル化、アセチル化、ニトロシル化、酸化、水酸化、メチル化、還元などが含まれる。酵素的反応の制限的意味のないリストには、ペプチド上に存在する翻訳と同時又は翻訳後修飾を修飾するホスファターゼ、アセチラーゼ、グリコシダーゼ又はその他の酵素でのペプチドの処理が含まれる。化学的改変は、1つの化学的反応を含むことができるが、同様に、例えば改変効率を増大するための2つの連続的反応といったような複数の反応(例えばβ−脱離反応及び酸化)を含むこともできる。同様にして、酵素的改変は、1以上の酵素的反応を含むことができる。   Modifications can be obtained by chemical and enzymatic reactions or a combination thereof. A non-limiting list of chemical reactions includes alkylation, acetylation, nitrosylation, oxidation, hydroxylation, methylation, reduction, and the like. A non-limiting list of enzymatic reactions includes treatment of peptides with phosphatases, acetylases, glycosidases, or other enzymes that modify co-translational or post-translational modifications present on the peptide. A chemical modification can involve a single chemical reaction, but can also involve multiple reactions (eg, β-elimination reactions and oxidation), such as two sequential reactions to increase modification efficiency. It can also be included. Similarly, an enzymatic modification can include one or more enzymatic reactions.

本発明の中の改変のもう1つの不可欠な特徴は、改変により、タンパク質ペプチド混合物からのペプチドサブセットの単離が可能となるという点にある。タンパク質ペプチド混合物内の全てのペプチドの全体的修飾を結果としてもたらす化学的及び/又は酵素的反応は、ペプチドサブセットの単離を可能にすることがない。したがって改変は、それが同じタイプの2つのクロマトグラフィー分離の間に適用された場合に、ペプチドのサブセットの単離を可能にするべくタンパク質ペプチド混合物内の特定のペプチド集団を改変しなければならない。   Another essential feature of the modification within the present invention is that the modification allows the isolation of a peptide subset from a protein peptide mixture. Chemical and / or enzymatic reactions that result in global modification of all peptides within a protein-peptide mixture do not allow isolation of peptide subsets. Thus, the modification must modify a particular peptide population within the protein peptide mixture to allow isolation of a subset of peptides when it is applied between two chromatographic separations of the same type.

フラグを立てたペプチドから成るペプチドサブセットを単離することができるための1つのアプローチは、希アミノ酸にその改変をターゲティングすることにある。希アミノ酸は、複合ペプチド混合物内に過度に豊富に存在しないアミノ酸としてみなされている。例えば、特異的アミノ酸がペプチド混合物の中の過度に豊富な部分を占めているとすると(例えばペプチドの50%以上)、過度に多くのペプチドが選択されることになり、フラグを立てたペプチドの効率の良い分離及び単離は再び不可能となるだろう。好ましくは、複合ペプチドからのペプチドの30%、25%、20%、15%、10%、5%、1%、0.1%、0.01%未満又はそれ以上に低い割合が選択される。   One approach to be able to isolate a peptide subset consisting of flagged peptides is to target the modification to a rare amino acid. Dilute amino acids are considered as amino acids that are not overly abundant in the complex peptide mixture. For example, if a specific amino acid occupies an excessively abundant portion of a peptide mixture (eg, 50% or more of the peptide), too many peptides will be selected and the flagged peptide Efficient separation and isolation will again be impossible. Preferably, a proportion of less than 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% or more of the peptide from the complex peptide is selected .

好ましい1実施態様においては、改変のために選択された特異的アミノ酸は、以下のアミノ酸のうちの1つを含む:すなわち、メチオニン(Met)、システイン(Cys)、ヒスチジン(His)、チロシン(Tyr)、リシン(Lys)、トリプトファン(Trp)、アルギニン(Arg)、プロリン(Pro)又はフェニルアラニン(Phe)。   In one preferred embodiment, the specific amino acid selected for modification comprises one of the following amino acids: methionine (Met), cysteine (Cys), histidine (His), tyrosine (Tyr) ), Lysine (Lys), tryptophan (Trp), arginine (Arg), proline (Pro) or phenylalanine (Phe).

代替的には、改変は特異的に、翻訳と同時又は翻訳後修飾を担持するアミノ酸集団にターゲティングされる。かかる翻訳と同時又は翻訳後修飾の例としては、グリコシル化、リン酸化、アセチル化、ホルミル化、ユビキチン化、ピログルタミル化、水酸化、ニトロシル化、ε−N−アセチル化、硫酸化、NH2−末端ブロック化がある。本発明に従ってペプチドサブセットを単離するために改変された修飾済みアミノ酸の例としては、ホスホセリン(phospho-Ser)、ホスホ−トレオニン(phospho-Thr)、ホスホ−アスパラギン酸塩(phospho-Asp)、又はアセチル−リシンがある。 Alternatively, the alteration is specifically targeted to a population of amino acids that carry simultaneous or post-translational modifications. Examples of such simultaneous or post-translational modifications include glycosylation, phosphorylation, acetylation, formylation, ubiquitination, pyroglutamylation, hydroxylation, nitrosylation, ε-N-acetylation, sulfation, NH 2 -There is end-blocking. Examples of modified amino acids modified to isolate peptide subsets according to the present invention include phosphoserine (phospho-Ser), phospho-threonine (phospho-Thr), phospho-aspartate (phospho-Asp), or There is acetyl-lysine.

改変可能でかつペプチドサブセットを選択するために使用できるアミノ酸の制限的な意味のないさらなるリストとしては、その他の修飾済みアミノ酸(例えばグリコシル化アミノ酸)、人工的に取込まれたD−アミノ酸、セレノアミノ酸、非天然同位体を担持するアミノ酸などがある。改変は同様に、インビトロで或る種のアミノ酸に付加された1以上のアミノ酸又は修飾上の特定の残基(例えばフリーNH2−末端基)をターゲティングすることもできる。 A further non-limiting list of amino acids that can be modified and used to select peptide subsets includes other modified amino acids (eg, glycosylated amino acids), artificially incorporated D-amino acids, seleno Examples include amino acids and amino acids carrying unnatural isotopes. Modifications can also target one or more amino acids added to certain amino acids in vitro or specific residues on the modification (eg, free NH 2 -terminal groups).

本発明の好ましい実施態様においては、選択された改変対象アミノ酸は、希であるもののそれでもタンパク質を含むサンプル中の大部分のタンパク質内に存在していなければならない。この実施態様は、サンプルのタンパク質の大部分を占めるフラグを立てたペプチドの単離を可能にする。大部分のタンパク質は、少なくとも1つ、好ましくは2つ、3つ又は制限された数の選択されたアミノ酸の残基を含有しているべきである。例えば、システインは、希アミノ酸であり、E. coliゲノム配列からの読取り枠及び/又はタンパク質のわずか14.55%だけがCysを含有していない。これらの数字はそれぞれ、Trpについては11.34%、Hisについては4.12%、Metについては0.32%である。後者の数字は、頻繁にプロセスされる、イニシエータメチオニンの削除後3.17%まで増大する。Swiss-Protデータベース(リリース39.0)内に記憶されているその他のゲノム配列を用いた類似の理論的分析が表Iにまとめられている。これらの研究は、希アミノ酸の中でも、メチオニンが、哺乳動物、酵母及びE. coliといった多様な種の中でのすぐれたタンパク質代表性を表わしていることを明らかにしている。タンパク質の96%以上が少なくとも1つの内部メチオニンを含有している。この数は、生体に応じて、予測されたタンパク質の85%〜95%の中に存在するシステインについては一貫してさらに低いものである。これらの値は、2.3%のタンパク質がMetを含まず、一方12.8%のタンパク質にCysが欠如していたということを示す72,101の配列を用いたフラグメント補正されたSWISS−PROT及びSWISS−NEW注釈付きデータベースに基づく早期研究の結果と合致した(Vuong et al., 2000)。さらにこれらの研究は、異なるタンパク質上でCysよりもMetの方がより均質に分布していることを明らかにした。   In a preferred embodiment of the invention, the selected amino acid to be modified must be present in the majority of proteins in the sample that are rare but nevertheless contain the protein. This embodiment allows for the isolation of flagged peptides that account for the majority of the protein in the sample. Most proteins should contain at least one, preferably two, three or a limited number of residues of selected amino acids. For example, cysteine is a rare amino acid and only 14.55% of open reading frames from E. coli genomic sequences and / or proteins do not contain Cys. These numbers are 11.34% for Trp, 4.12% for His, and 0.32% for Met, respectively. The latter number increases to 3.17% after deletion of the initiator methionine, which is frequently processed. A similar theoretical analysis using other genomic sequences stored in the Swiss-Prot database (Release 39.0) is summarized in Table I. These studies reveal that, among the rare amino acids, methionine exhibits excellent protein representativeness among various species such as mammals, yeast and E. coli. More than 96% of the protein contains at least one internal methionine. This number is consistently lower for cysteines present in 85% to 95% of the predicted proteins, depending on the organism. These values show that fragment corrected SWISS-PROT with the sequence of 72,101 indicating that 2.3% of the protein did not contain Met, while 12.8% of the protein lacked Cys. And the results of early studies based on the SWISS-NEW annotated database (Vuong et al., 2000). Furthermore, these studies revealed that Met is more uniformly distributed than Cys on different proteins.

メチオニンは、本発明では好ましくは改変のためにターゲティングされているアミノ酸である。システイン、ヒスチジン及びトリプトファンは、同様に好ましいアミノ酸である。リシン、フェニルアリニン及びチロシンといったようなその他のさほど頻繁に見られないアミノ酸もまた、本発明において使用可能である。改変すべきアミノ酸の選択は同様に、サンプルタンパク質の複合体及び由来(例えば植物、動物、細菌又はウイルス)によっても左右される。例えば、植物では、メチオニンは、代表性の低いアミノ酸であり、したがって改変すべき特異的アミノ酸としてシステインといったアミノ酸を選択することがより適切である。   Methionine is an amino acid that is preferably targeted for modification in the present invention. Cysteine, histidine and tryptophan are likewise preferred amino acids. Other less frequently found amino acids such as lysine, phenylarinin and tyrosine can also be used in the present invention. The selection of the amino acid to be modified also depends on the complex and origin of the sample protein (eg plant, animal, bacteria or virus). For example, in plants, methionine is a less representative amino acid, so it is more appropriate to select an amino acid such as cysteine as the specific amino acid to be modified.

代替的には、特異的化学的及び/又は酵素的反応は、1つ以上のアミノ酸残基(例えばホスホセリン及びホスホトレオニン又はメチオニンとシステインの組合せの両方)に対する特異性をもち、タンパク質ペプチド混合物からのペプチドサブセットの分離を可能にする。しかしながら標準的には、改変すべき選択されたアミノ酸の数は、1、2又は3となる。もう1つの態様では、タンパク質ペプチド混合物内で2つの異なるタイプの選択されたアミノ酸を改変させることができ、また、1つの又は両方の改変されたアミノ酸を含有するフラグを立てたペプチドのサブセットを単離することができる。さらにもう1つの態様では、同じペプチド混合物をまず最初に1つのアミノ酸上で改変させ、フラグを立てたペプチドのサブセットを単離させ、第2の改変を以前に改変された残りのサンプルについて行ない、フラグを立てたペプチドのもう1つのサブセットを単離させることができる。   Alternatively, a specific chemical and / or enzymatic reaction has specificity for one or more amino acid residues (eg, both phosphoserine and phosphothreonine or a combination of methionine and cysteine) from a protein peptide mixture. Allows separation of peptide subsets. However, typically, the number of selected amino acids to be modified will be 1, 2 or 3. In another aspect, two different types of selected amino acids can be modified in a protein peptide mixture, and a flagged subset of peptides containing one or both modified amino acids is simply Can be separated. In yet another aspect, the same peptide mixture is first modified on one amino acid, a flagged subset of peptides is isolated, and a second modification is performed on the remaining previously modified sample; Another subset of flagged peptides can be isolated.

本発明は、一次ランからのペプチドフラクションの各々について改変が有効であることを必要とする。それによって、一次クロマトグラフィー工程から得られた各々のフラクション内で、フラグを立てたペプチドは、二次クロマトグラフィー工程において未改変ペプチドから全く異なって移動しなければならない。フラグを立てたペプチド内の1つのアミノ酸の改変は、前記フラグを立てたペプチドの溶出においてシフトを誘発する。適用される改変のタイプに応じて、シフトはフラグを立てたペプチドのリガンド(例えば金属イオン)に対する親和性及び/又は正味電荷、疎水性の変化によってひき起こされる可能性がある。このシフトはδpと呼ばれ、全ての個々のフラグを立てたペプチドについて特異的である。疎水性の変化の例においては、δp値は疎水性モーメントの変化としてか、又はクロマトグラフィーランにおける有機溶媒の百分率として表現されうるが、最も実用的には、一定の与えられたクロマトグラフィー/電気泳動条件下での時間単位で表現できる。それによって、δpは全てのフラグを立てたペプチドについて必ずしも同一ではなく、δmaxとδminの間に存在する(図1参照)。δpは、誘発された改変の性質、カラム固定相の性質、移動相(緩衝液、溶媒)、温度その他といったような一定数の要因により影響される。全てのδp値を合わせて考慮すると、δmaxとδminの極値が限定される(図1参照)。t1及びt2をシフトしたフラグを立てたペプチドの間隔の始めと終わりを限定する時間とし、t3−t4を一次ランから取ったフラクションを囲む時間とすると、t3−t2でδmin(最小シフト)が決定され、一方、δmax(最大シフト)はt4−t1により決定される。ウインドウw1は一次ランから取られたフラクションである(w1=t4−t3)。ウインドウw2は、FGがその中で溶出することになるウインドウである(w2=t2−t1)。それによって、δmin=t3−t2;δmax=t4−t1;w1=δmax+t1−δmin−t2及びw2=t2−t1=δmax−δmin−w1である。ソーティングプロセスにおける重要な要素は、一定の与えられたフラクション内のフラグを立てたペプチドのうち最もシフトが少ないものと未改変のものの間の距離を限定するδmin及び、フラグを立てた成分が溶出される時間ウインドウであるw2である。「ソートされた」という語は、本発明では、「単離された」という語と等価である。 The present invention requires that the modification be effective for each of the peptide fractions from the primary run. Thereby, within each fraction obtained from the primary chromatography step, the flagged peptide must migrate quite differently from the unmodified peptide in the secondary chromatography step. Modification of one amino acid in the flagged peptide induces a shift in the elution of the flagged peptide. Depending on the type of modification applied, the shift can be caused by changes in the affinity and / or net charge, hydrophobicity of the flagged peptide ligand (eg, metal ion). This shift is called δp and is specific for all individual flagged peptides. In examples of hydrophobic changes, the δp value can be expressed as a change in hydrophobic moment or as a percentage of organic solvent in a chromatographic run, but most practically, for a given chromatographic / electrical It can be expressed in units of time under electrophoresis conditions. Thereby, δp is not necessarily the same for all flagged peptides and exists between δmax and δmin (see FIG. 1). δp is affected by a certain number of factors such as the nature of the induced modification, the nature of the column stationary phase, the mobile phase (buffer, solvent), temperature, etc. Considering all δp values together, the extreme values of δmax and δmin are limited (see FIG. 1). Let t 1 and t 2 be the time limiting the beginning and end of the flagged peptide interval, and t 3 -t 4 be the time surrounding the fraction taken from the primary run, then δmin at t 3 -t 2 (Minimum shift) is determined, while δmax (maximum shift) is determined by t 4 −t 1 . Window w 1 is the fraction taken from the primary run (w 1 = t 4 −t 3 ). Window w 2 is a window in which FG will be eluted (w 2 = t 2 −t 1 ). Thereby, δmin = t 3 −t 2 ; δmax = t 4 −t 1 ; w 1 = δmax + t 1 −δmin−t 2 and w 2 = t 2 −t 1 = δmax−δmin−w 1 . The key elements in the sorting process are the elution of δmin, which limits the distance between the least shifted and unmodified flagged peptides within a given fraction and the flagged components. W 2 which is the time window for The term “sorted” is equivalent to the term “isolated” in the present invention.

δminは、フラグを立てたペプチドがウインドウw1内で溶出する(そしてこのようにして未改変ペプチドとオーバラップする)ことを回避するのに充分でなくてはならず、この法則は、一次ランから回収された全てのフラクションについて適用されるべきである。優先的に、δminは、フラグを立てたペプチドと未改変ペプチドの間のオーバラップを最小限におさえるためw1又はそれ以上であるべきである。例えばw1=1分であるならば、δminは、できれば1分以上であるべきである。 δmin must be sufficient to avoid the flagged peptide eluting within window w 1 (and thus overlapping with the unmodified peptide); Should be applied to all fractions recovered from Preferentially, δmin should be w 1 or higher to minimize the overlap between the flagged and unmodified peptides. For example, if w 1 = 1 minute, δmin should be greater than 1 minute if possible.

フラグを立てたペプチドのオーバラップ又は同時溶出を回避することで、最適な数の個々のペプチドを同定する可能性が改善される。この観点から、ウインドウw2のサイズは、同定可能なペプチドの数に影響を及ぼす。w2の値が大きくなると、フラグを立てたペプチドの溶出時間の復元が結果として得られ、フラグを立てたペプチドのより優れた単離、そして質量分析計などの分析装置に対し固定用化合物を漸進的に提示することによる分析のためのより優れた機会を提供する。ウインドウw2はw1よりも小さいものでありうるが、好ましい実施態様においては、w2はw1よりも大きくなる。例えばw1=1分である場合、w2は1分以上でありうる。w2のサイズ及びδmin及びδmaxの値は、一次ランから回収された全てのフラクションについて同一であるか又は非常に類似していることが好ましい。しかしながら、フラグを立てたペプチドの溶出ウインドウ内の未改変ペプチドのわずかな夾雑は好ましくないが許容可能である、ということは自明である。 Avoiding overlapping or co-elution of flagged peptides improves the possibility of identifying the optimal number of individual peptides. From this point of view, the size of window w 2 affects the number of identifiable peptides. When the value of w 2 is increased, restoring elution time of peptide flagged is obtained as a result, better isolation of peptides flagged, and to analyzers such as mass spectrometer anchoring compound Provides a better opportunity for analysis by presenting progressively. Although window w 2 can be smaller than w 1 , in a preferred embodiment, w 2 is larger than w 1 . For example, if w 1 = 1 minute, w 2 can be 1 minute or more. The size of w 2 and the values of δmin and δmax are preferably the same or very similar for all fractions collected from the primary run. However, it is self-evident that slight contamination of the unmodified peptide within the elution window of the flagged peptide is undesirable but acceptable.

各々の一次ランフラクション内の未改変ペプチドからのフラグを立てたペプチドの最適な分離を得るためのδmin、δmax及びw2の値の操作は、本発明の一部であり、なかでも、改変のために選択されたアミノ酸(単複)、改変のタイプ及びクロマトグラフィー条件(カラムタイプ、緩衝液、溶媒など)の正しい組合せを含む。 Δmin to obtain optimal separation of peptides flagged from unmodified peptide in each of the primary run fraction, the operation of the values of δmax and w 2 are part of the present invention, among others, modifications Including the correct combination of amino acid (s) selected for, type of modification and chromatographic conditions (column type, buffer, solvent, etc.).

親水性シフトの態様が以上で実施されてきたが、非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離させるために疎水性シフトが誘発される類似の記述も同様に提供することができた。ここでt3及びt4は、非改変ペプチドが溶出するウインドウw1を規定するが、一方t5及びt6は、フラグを立てたペプチドが溶出するウインドウw2を規定している。最大の疎水性シフトδmax=t6−t3、最小のシフト=t5−t4(図1c)。フラクションをプールする条件についての類似の計算を使用できるということがわかるだろう。 While the hydrophilic shift aspect has been implemented above, a similar description could be provided as well, in which a hydrophobic shift is induced to separate the flagged peptide from the unmodified peptide. Here t 3 and t 4 define the window w 1 from which the unmodified peptide elutes, while t 5 and t 6 define the window w 2 from which the flagged peptide elutes. Maximum hydrophobic shift δmax = t 6 −t 3 , minimum shift = t 5 −t 4 (FIG. 1 c). It will be appreciated that a similar calculation for the conditions for pooling fractions can be used.

当業者にとっては、例えばイオン交換クロマトグラフィー又はその他のタイプのクロマトグラフィーでフラグを立てたペプチドを単離するために同じアプローチを適用できるということは明白である。   It will be apparent to those skilled in the art that the same approach can be applied to isolate peptides that have been flagged, for example, by ion exchange chromatography or other types of chromatography.

1実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からメチオニン含有ペプチドを単離するための方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各々のペプチドフラクションのペプチドの中でメチオニンを化学的に改変する工程及び(c)二次ランによってフラグを立てたメチオニン含有ペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。特定の実施態様においては、一次ラン及び二次ランは、疎水性に基づくクロマトグラフィー分離であり、メチオニンの改変は、フラグを立てたメチオニン含有ペプチドの親水性シフトを誘発する。さらなる特定の実施態様においては、疎水性クロマトグラフィーは、逆相カラムで実施され、メチオニンの改変は、穏やかな酸化で得られる。さらにもう1つの実施態様では、一次ラン及び二次ランは、イオン交換クロマトグラフィーに基づいており、メチオニンの改変は、メチルヨウ化物といったアルキルハロゲン化物との化学的反応である。この反応は、フラグを立てたペプチド上の電荷の変化を誘発し、イオン交換カラム上の二次ラン内でフラグを立てたペプチドを分離できるようにする。   In one embodiment, the present invention provides a method for isolating a methionine-containing peptide from a protein peptide mixture, wherein (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run, (b) each peptide fraction. And (c) isolating a methionine-containing peptide flagged by a secondary run. In certain embodiments, the primary run and secondary run are chromatographic separations based on hydrophobicity, and modification of methionine induces a hydrophilic shift of the flagged methionine-containing peptide. In a further specific embodiment, hydrophobic chromatography is performed on a reverse phase column and the modification of methionine is obtained with mild oxidation. In yet another embodiment, the primary and secondary runs are based on ion exchange chromatography and the modification of methionine is a chemical reaction with an alkyl halide such as methyl iodide. This reaction induces a charge change on the flagged peptide, allowing the flagged peptide to be separated in a secondary run on the ion exchange column.

もう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からホスホリル化されたペプチドを単離するための方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各々のフラクションの中のホスホペプチドを酵素的にかつ/又は化学的に改変する工程及び(c)二次ランによってフラグを立てたホスホペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。特定の実施態様においては、一次ラン及び二次ランは、疎水性に基づくクロマトグラフィー分離であり、ホスホペプチドの改変は、ホスファターゼでの処理である。脱リン酸化されたフラグを立てたペプチドは、疎水性シフトを受け、したがって、疎水性カラム上での二次ランによって各フラクション中の大部分の未改変ペプチドから単離され得る。特異的ホスホペプチドを単離するためには特異的ホスファターゼを利用できるということがわかるだろう。リン酸化されたチロシンを含有するペプチドを単離するためには、ホスホチロシンについて特異的なホスファターゼを使用することができる。   In another embodiment, the present invention provides a method for isolating phosphorylated peptides from a protein peptide mixture, wherein (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (b) A method is provided comprising the steps of enzymatically and / or chemically modifying the phosphopeptide in each fraction and (c) isolating the phosphopeptide flagged by the secondary run. In certain embodiments, the primary run and secondary run are hydrophobic separations based on chromatographic separation and the modification of the phosphopeptide is treatment with phosphatase. Dephosphorylated flagged peptides undergo a hydrophobic shift and can therefore be isolated from most unmodified peptides in each fraction by secondary runs on a hydrophobic column. It will be appreciated that specific phosphatases can be used to isolate specific phosphopeptides. To isolate a peptide containing phosphorylated tyrosine, a phosphatase specific for phosphotyrosine can be used.

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からメチオニン及び/又はシステイン上で改変されたフラグを立てたペプチドを単離するための方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各々のフラクション内に存在するペプチドの中でメチオニン及びシステイン残基を化学的に改変する工程及び(c)二次ランによってフラグを立てたメチオニンを単離する工程を含む方法を提供している。さらにもう1つの実施態様において、本発明は、タンパク質を含有するサンプルからシステイン上で改変されたフラグを立てたペプチドを単離するための方法において、(a)タンパク質サンプルを酸化させる工程、(b)タンパク質ペプチド混合物を生成する工程、(c)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(d)各々のフラクション中のペプチドの中に存在するシステイン残基を化学的に改変する工程及び(e)二次ランによってフラグを立てたシステイン−ペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。さらにもう1つの実施態様において本発明は、タンパク質を含有するサンプルからホスホ−セリン及び/又はホスホ−トレオニン上で改変されたフラグを立てたペプチドを単離するための方法において、(a)タンパク質サンプルを酸化させる工程;(b)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(c)各フラクション内のホスホセリン及び/又はホスホ−トレオニンを含むペプチドを酵素的に改変させる工程及び(d)二次ランによってフラグを立てたホスホ−セリン及びホスホ−トレニオンペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。   In yet another embodiment, the present invention relates to a method for isolating flagged peptides modified on methionine and / or cysteine from a protein peptide mixture, wherein: (a) a protein peptide mixture by primary run (B) isolating methionine flagged by secondary runs, (b) chemically modifying methionine and cysteine residues in peptides present in each fraction A method comprising the steps of: In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a flagged peptide modified on cysteine from a protein-containing sample, wherein (a) oxidizing the protein sample; (b) ) Generating a protein peptide mixture, (c) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run, and (d) chemically modifying cysteine residues present in the peptides in each fraction. And (e) isolating cysteine-peptides flagged by secondary runs. In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a flagged peptide modified on phospho-serine and / or phospho-threonine from a protein-containing sample, comprising: (a) a protein sample (B) separating the protein peptide mixture into fractions by primary run; (c) enzymatically modifying the peptide containing phosphoserine and / or phospho-threonine in each fraction; and (d) A method comprising isolating phospho-serine and phospho-trenion peptides flagged by a secondary run is provided.

さらにもう1つの実施態様において、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドサブセットを単離する方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)一次フラクションの各々に対しキレート剤を添加する工程、及び(c)二次ランによって、キレート化されたペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。前記キレート化用化合物は、小さい複合体形成分子、補因子、抗体などであり得る。   In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a peptide subset from a protein peptide mixture, comprising: (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (b) each of the primary fractions. There is provided a method comprising the steps of adding a chelating agent to and (c) isolating the chelated peptide by a secondary run. The chelating compound can be a small complex-forming molecule, a cofactor, an antibody, and the like.

さらにもう1つに実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からリン酸化されたペプチドを単離する方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)前記一次フラクションに対し少なくとも1つのキレート化用化合物を添加する工程、及び(c)二次ランによって、リン酸化されたペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。特定の実施態様においては、リン酸化されたペプチドの単離のために用いられるキレート化用化合物は、Fe3+及びイミノジアセテートを含む。 In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a phosphorylated peptide from a protein peptide mixture, wherein (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (b) A method is provided comprising the step of adding at least one chelating compound to the primary fraction, and (c) isolating the phosphorylated peptide by a secondary run. In certain embodiments, the chelating compound used for the isolation of phosphorylated peptide comprises Fe 3+ and iminodiacetate.

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドサブセットを単離するための方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各フラクション内のペプチドの少なくとも1つの中の少なくとも1つのアミノ酸に対し、かさ高く膨大な実体を化学的又は酵素的に添加する工程、及び(c)二次ランによって各フラクションから前記フラグを立てたペプチドを単離させる工程を含み、一次ラン及び二次ランがサイズ排除カラム上で同一の又は実質的に類似した条件下で実施される方法を提供している。   In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a peptide subset from a protein peptide mixture, wherein (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (b) each fraction. A step of chemically or enzymatically adding a bulky and enormous entity to at least one amino acid in at least one of the peptides in the peptide, and (c) a peptide flagged from each fraction by secondary run The method includes the step of isolating, wherein the primary run and the secondary run are performed on the size exclusion column under identical or substantially similar conditions.

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からグリコシル化されたペプチドを単離するための方法において、(a)一次ランによって、タンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各フラクション内のペプチド上に存在するグリコシル化構造を化学及び/又は酵素的に改変させる工程及び(c)二次ランによって改変されたグリコシル化構造を含むフラグを立てたペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。特定の実施態様においては、グリコシル化構造の改変は、例えば、化学的及び/又は酵素的脱グリコシル化であり得、また代替的には、グリコシル基は、その他の形で同時溶出している非改変ペプチドから分離され得るように、異なる生物理学的又は生化学的特性をもつ部分へと変換され得る。例えば、シアリル化されたグリコシル鎖は、ノイラミニダーゼ処理により脱シアリル化され得、クロマトグラフィー媒質上でのシフトを結果としてもたらす。   In yet another embodiment, the invention provides a method for isolating a glycosylated peptide from a protein peptide mixture, comprising: (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; b) chemically and / or enzymatically modifying glycosylation structures present on peptides within each fraction; and (c) isolating flagged peptides containing glycosylation structures modified by secondary runs. A method comprising the steps is provided. In certain embodiments, the modification of the glycosylation structure can be, for example, chemical and / or enzymatic deglycosylation, and alternatively, the glycosyl group is otherwise co-eluting. It can be converted into moieties with different biophysical or biochemical properties so that it can be separated from the modified peptide. For example, sialylated glycosyl chains can be desialylated by neuraminidase treatment, resulting in a shift on the chromatographic medium.

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からε−N−アセチル化ペプチドを単離する方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各フラクション内でε−N−アセチル化ペプチドを酵素的に脱アセチル化する工程及び(c)二次ランによって、脱アセチル化されたフラグを立てたペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。   In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating ε-N-acetylated peptides from a protein peptide mixture, comprising: (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; Providing a method comprising the steps of: enzymatically deacetylating ε-N-acetylated peptides within each fraction; and (c) isolating deacetylated flagged peptides by secondary runs. is doing.

上述のように、本発明が提供する方法でのフラグを立てたペプチドのサブセットの単離では、ペプチドの亜集団のみがタンパク質ペプチド混合物内で改変を受けることが必要とされる。複数の利用分野において、改変は、ペプチド上で直接実施できる。しかしながら、(a)サンプル内のタンパク質の前処理及び/又は(b)タンパク質ペプチド混合物内のペプチドの前処理は、本発明で単離可能であるペプチドクラスの範囲を広げることができるようにする。原理を例示するために、システイン含有ペプチドをいかにして単離できるかの例について記述する。1以上のシステインを含有するペプチドを、例えばアクリルアミドとの化学的反応によって、より親水性あるフラグを立てたペプチドに変換しうる、ということは明白である。この化学的改変はシステインをより親水性の高いS−プロピオンアミド−システインへと変換させる。このシステイン誘導体は、酸化反応によってさらに一層親水性の高いバージョンに変換され得る。かかる酸化は、S−プロピオンアミド−システインをS−プロピオンアミド−システインスルホキシドに変換させる。S−プロピオンアミド−システイン−スルホキシド誘導体を含有するフラグを立てたペプチドは、ひじょうに有意な親水性シフトを示すため、本発明を用いて非改変ペプチドのバルクから容易に単離させることができる。しかしながら、上述の化学的改変を適用することによりシステイン含有ペプチドが改変させるばかりでなく、メチオニン含有ペプチドも改変される(これは、酸化が同様にメチオニンをそのより親和性の高いメチオニンスルホキシド誘導体へと変換させるためである)。その結果、2つのタイプのフラグを立てたペプチドが改変によって同時に生成され、同様に同時に単離されることになる。Cys ペプチド及びMet ペプチドのこのような同時単離を回避するため、前処理工程が導入される。   As mentioned above, isolation of a subset of peptides flagged with the methods provided by the present invention requires that only a sub-population of peptides undergo modification within the protein-peptide mixture. In multiple fields of application, the modification can be performed directly on the peptide. However, (a) pretreatment of the protein in the sample and / or (b) pretreatment of the peptide in the protein peptide mixture allows to expand the range of peptide classes that can be isolated in the present invention. To illustrate the principle, an example of how cysteine-containing peptides can be isolated is described. It is clear that peptides containing one or more cysteines can be converted to more hydrophilic flagged peptides, for example by chemical reaction with acrylamide. This chemical modification converts cysteine to the more hydrophilic S-propionamide-cysteine. This cysteine derivative can be converted to an even more hydrophilic version by an oxidation reaction. Such oxidation converts S-propionamide-cysteine to S-propionamide-cysteine sulfoxide. Flagged peptides containing S-propionamide-cysteine-sulfoxide derivatives show a very significant hydrophilic shift and can therefore be easily isolated from the bulk of unmodified peptides using the present invention. However, by applying the chemical modifications described above, not only does the cysteine-containing peptide modify, but also the methionine-containing peptide (this also means that oxidation similarly converts methionine to its higher affinity methionine sulfoxide derivative. For conversion). As a result, two types of flagged peptides are produced simultaneously by modification and are also isolated simultaneously. In order to avoid such simultaneous isolation of Cys and Met peptides, a pretreatment step is introduced.

1つの特定の実施態様においては、混合物中のタンパク質は、それを構成するペプチドへと分割される前に酸化される。この処理の結果、メチオニンからそのメチオニンスルホキシド誘導体への酸化がもたらされる。その後、タンパク質は、沈殿させられ、ジスルフィド架橋をチオール基に変換させるべく還元される。タンパク質の分割の結果もたらされるタンパク質ペプチド混合物は、その後、本発明に従って一次ランに付され、フラクションはアクリルアミドで化学的に改変され、その後続いて酸化される。メチオニンはすでに前処理工程中に酸化されていることから、このときにはCys含有ペプチドのみが改変されることになる。フラグを立てたS−プロピオンアミド−システインスルホキシドペプチドは、顕著なMet−ペプチドの夾雑が無く、二次ランを適用して単離される。   In one particular embodiment, the protein in the mixture is oxidized before it is divided into its constituent peptides. This treatment results in the oxidation of methionine to its methionine sulfoxide derivative. The protein is then precipitated and reduced to convert disulfide bridges to thiol groups. The protein peptide mixture resulting from the protein splitting is then subjected to a primary run according to the present invention and the fraction is chemically modified with acrylamide and subsequently oxidized. Since methionine has already been oxidized during the pretreatment step, only the Cys-containing peptide is modified at this time. The flagged S-propionamide-cysteine sulfoxide peptide is isolated by applying a secondary run without significant Met-peptide contamination.

この例は、選択されたアミノ酸(又は修飾されたアミノ酸又はアミノ酸残基など)に向かう改変反応の選択性が、一次ランに先立ちサンプル中のタンパク質を前処理することによって得られる、ということを例示している。かかる前処理は、一次ランに先立ち、タンパク質ペプチド混合物内のペプチドに対し同等にうまく向けることができる。特定のケースでは、一次ランの間に前処理を実施することもできる。それによって本発明はさらに、タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチドを単離するための方法において、a)工程(c)で望まれないアミノ酸が同時改変されるのを防ぐため、タンパク質ペプチド混合物内のペプチド及び/又はサンプル内のペプチドを前処理する工程;(b)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションに分離させる工程;(c)各フラクション内の少なくとも1つのペプチドの中の少なくとも1つのアミノ酸を化学的及び/又は酵素的に改変させる工程及び(d)二次ランによってフラグを立てたペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。かかる前処理は、1以上の化学的及び/又は酵素的反応を含むことができる。   This example illustrates that the selectivity of the modification reaction towards a selected amino acid (or modified amino acid or amino acid residue, etc.) can be obtained by pretreating the protein in the sample prior to the primary run. is doing. Such pretreatment can be directed equally well to the peptides in the protein peptide mixture prior to the primary run. In certain cases, pre-processing can also be performed during the primary run. Thereby, the present invention further provides a method for isolating flagged peptides from a protein peptide mixture in order to prevent co-modification of unwanted amino acids in a) step (c). (B) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (c) at least one amino acid in at least one peptide in each fraction; There is provided a method comprising the steps of chemically and / or enzymatically modifying and (d) isolating peptides flagged by secondary runs. Such pretreatment can include one or more chemical and / or enzymatic reactions.

特定の実施態様では、フリーNH2末端を伴うタンパク質から誘導されるフラグを立てたペプチドを単離することができる。後者の方法には以下の工程が含まれる:すなわち、(a)タンパク質を含むサンプルを前処理してシステイン側鎖を誘導体化し、リシンをホモアルギニンへと変換させる工程;(b)アルファ−NH2−基をチオカルバモイル誘導体へと変換させる工程、(c)タンパク質ペプチド混合物を調製する工程、(d)混合物中の新たに生成したNH2基をブロックする工程;(e)混合物を酸で処理して、工程(d)でブロックされたペプチドのNH2末端残基の喪失を誘発する工程、(f)第1のクロマトグラフィーランの中で、前処理されたタンパク質ペプチド混合物を分離する工程、(g)新たに生成されたNH2基をアセチル化用化合物で改変しそれによってフラグを立てたペプチドのサブセットを生成する工程;及び(h)二次クロマトグラフィー工程で前記フラグを立てたペプチドを単離する工程。特定のケースでは、後者の実施態様の工程d)は、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)で実施することができる。もう1つの特定のケースでは、工程e)はTFAで実施される。 In certain embodiments, flagged peptides derived from proteins with free NH 2 termini can be isolated. The latter method includes the following steps: (a) pretreating a sample containing the protein to derivatize the cysteine side chain and convert lysine to homoarginine; (b) alpha-NH 2 Converting the group into a thiocarbamoyl derivative; (c) preparing a protein peptide mixture; (d) blocking newly formed NH 2 groups in the mixture; (e) treating the mixture with an acid. Inducing the loss of the NH 2 terminal residue of the peptide blocked in step (d), (f) separating the pre-treated protein peptide mixture in the first chromatographic run, g) newly the generated NH 2 group modified with acetylated compound process for generating a subset of peptides erected whereby the flag; and (h) secondary chromatography Isolating the peptide stood the flag Rafi process. In certain cases, step d) of the latter embodiment can be carried out with trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS). In another particular case, step e) is performed with TFA.

上述のように、逆作用モードでは、本発明は、タンパク質ペプチド混合物から同定ペプチドを単離する方法を提供している。この実施態様においては、タンパク質ペプチド混合物中の少数のペプチドが未改変のままにとどまり、一方ペプチドのバルクは改変された状態となる。改変されたペプチドは、そのクロマトグラフィー挙動を変える特性を獲得し、一方同定ペプチドは改変せず、そのもとのクロマトグラフィー挙動を保持する。したがって、同定ペプチドは、それらの一次ラン中に行なったように二次ラン中、同時に溶出し、一方改変されたペプチドは前後にシフトさせられる。こうして、各フラクション中で、改変されたペプチドから同定ペプチドを分離し、同定ペプチドを単離することが可能となる。   As described above, in the reverse action mode, the present invention provides a method for isolating an identified peptide from a protein peptide mixture. In this embodiment, a small number of peptides in the protein peptide mixture remain unmodified, while the bulk of the peptide remains modified. The modified peptide acquires properties that alter its chromatographic behavior, while the identified peptide remains unaltered and retains its original chromatographic behavior. Thus, the identified peptides elute simultaneously during the secondary run as was done during their primary run, while the modified peptide is shifted back and forth. In this way, it is possible to separate the identified peptide from the modified peptide and isolate the identified peptide in each fraction.

以上で記述したとおりのフラグを立てたペプチドでの状況と類似の形で、本発明は、改変が一次ランからのペプチドフラクションの各々において有効であることを必要としている。それによって、一次クロマトグラフィー工程から得られた各々のフラクション内で、改変されたペプチドは、二次クロマトグラフィー工程において同定ペプチドとは全く異なって移動しなくてはならない。適用される改変のタイプに応じて、シフトは例えば、疎水親水性性又は正味電荷の変化によってひき起こされる可能性がある。このシフトは、δpと呼ばれ、全ての個々の改変されたペプチドについて特異的である。疎水性の変化の例においては、δp値は疎水性モーメントの変化としてか、又はクロマトグラフィーランにおける有機溶媒の百分率として表現されうるが、最も実用的には、一定の与えられたクロマトグラフィー/電気泳動条件下での時間単位で表現できる。それによって、δpは全ての改変されたペプチドについて必ずしも同一ではなく、δmaxとδminの間に存在する。δpは、誘発された改変の性質、カラム固定相の性質、移動相(緩衝液、溶媒)、温度その他といったような一定数の要因により影響される。一次ランからのフラクション内のペプチドがウインドウw1内で溶出する例においては、同定ペプチドは、二次ランの間ほぼ同じウインドウw1内で溶出することになる。好ましい実施態様においては、δminは、改変されたペプチドがウインドウw1内で溶出する(そしてこのようにして同定ペプチドとオーバラップする)ことを回避するのに充分でなくてはならない。この法則は、一次ランから回収された全てのフラクションについて適用されるべきである。優先的に、δminは、改変されたペプチドと同定ペプチドの間のオーバラップを最小限におさえるためw1又はそれ以上であるべきである。例えばw1=1分であるならば、δminは、できれば1分以上であるべきである。しかしながら、同定ペプチドの溶出ウインドウ内の改変されたペプチドのわずかな汚染は、好ましくないが受容可能であるということは自明である。各々の一次ランフラクション内の改変されたペプチドからの同定ペプチドの最適な分離を得るためのδminの値の操作は、本発明の一部であり、なかでも、改変した状態となるように選択されたアミノ酸(単複)、改変のタイプ及びクロマトグラフィー条件(カラムタイプ、緩衝液、溶媒など)の正しい組合せを含む。当業者にとっては、例えばイオン交換クロマトグラフィー又はその他のタイプのクロマトグラフィーで同定ペプチドを単離するために同じアプローチを適用できるということは明白である。 In a manner similar to the situation with flagged peptides as described above, the present invention requires that the modification be effective in each of the peptide fractions from the primary run. Thereby, within each fraction obtained from the primary chromatography step, the modified peptide must migrate quite differently from the identified peptide in the secondary chromatography step. Depending on the type of modification applied, the shift can be caused, for example, by changes in hydrophobic hydrophilicity or net charge. This shift is called δp and is specific for all individual modified peptides. In examples of hydrophobic changes, the δp value can be expressed as a change in hydrophobic moment or as a percentage of organic solvent in a chromatographic run, but most practically, for a given chromatographic / electrical It can be expressed in units of time under electrophoresis conditions. Thereby, δp is not necessarily the same for all modified peptides and exists between δmax and δmin. δp is affected by a certain number of factors such as the nature of the induced modification, the nature of the column stationary phase, the mobile phase (buffer, solvent), temperature, etc. In the example where peptides in the fraction from the primary run elute within window w 1 , the identified peptide will elute within approximately the same window w 1 during the secondary run. In a preferred embodiment, δmin must be sufficient to avoid the modified peptide eluting within window w 1 (and thus overlapping with the identified peptide). This law should be applied to all fractions collected from the primary run. Preferentially, δmin should be w 1 or higher to minimize the overlap between the modified peptide and the identified peptide. For example, if w 1 = 1 minute, δmin should be greater than 1 minute if possible. However, it is self-evident that slight contamination of the modified peptide within the elution window of the identified peptide is undesirable but acceptable. Manipulation of the value of δmin to obtain an optimal separation of the identified peptides from the modified peptides within each primary run fraction is part of the present invention, among others selected to be in a modified state. The correct combination of amino acid (s), modification type and chromatographic conditions (column type, buffer, solvent, etc.). It will be apparent to those skilled in the art that the same approach can be applied to isolate identified peptides, for example, by ion exchange chromatography or other types of chromatography.

したがって本発明はさらに、タンパク質ペプチド混合物からペプチドサブセットを単離する方法において、(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションに分離する工程;(b)各フラクション内の少なくとも50%、好ましくは60%、より好ましくは70%、さらに好ましくは80%、そして最も好ましくは90%以上のペプチドを化学的及び/又は酵素的改変する工程;及び(c)クロマトグラフィーによって同定ペプチドを単離する工程を含み、工程(a)及び(c)のクロマトグラフィーが同じタイプのクロマトグラフィーで行なわれる方法を提供している。フラグを立てたペプチドでのアプローチと同様に、一次ランと二次ランの間の改変は例えば、アミノ酸、修飾されたアミノ酸(グリコシル化、リン酸化、アセチル化など)、インビトロで或る種のアミノ酸に付加された修飾及び/又は1以上のアミノ酸上の特定の残基の改変であり得る。   Accordingly, the present invention further provides a method for isolating a peptide subset from a protein peptide mixture, the step of (a) separating the protein peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) at least 50%, preferably 60, within each fraction. %, More preferably 70%, even more preferably 80%, and most preferably 90% or more of the peptide chemically and / or enzymatically modified; and (c) isolating the identified peptide by chromatography Including, wherein the chromatography of steps (a) and (c) is carried out with the same type of chromatography. Similar to the flagged peptide approach, alterations between primary and secondary runs include, for example, amino acids, modified amino acids (glycosylation, phosphorylation, acetylation, etc.), certain amino acids in vitro Modifications and / or alterations of specific residues on one or more amino acids.

前述の通り、本発明により提供されている方法での同定ペプチドのサブセットの単離は、大部分のペプチドがタンパク質ペプチド混合物内で改変されることを必要とする。複数の利用分野において、この改変は、ペプチド上で直接実施できる。しかしながら、(a)サンプル内のタンパク質の前処理及び/又は(b)タンパク質ペプチド混合物内のペプチドの前処理は、本発明で単離可能であるペプチドクラスの範囲を広げることができるようにする。特定のケースでは、前処理は、一次ランの間でも実施可能である。   As mentioned above, isolation of a subset of identified peptides with the methods provided by the present invention requires that most peptides be modified within the protein peptide mixture. In multiple fields of application, this modification can be performed directly on the peptide. However, (a) pretreatment of the protein in the sample and / or (b) pretreatment of the peptide in the protein peptide mixture allows to expand the range of peptide classes that can be isolated in the present invention. In certain cases, pre-processing can also be performed during the primary run.

原理を例示するために、アミノ末端ブロックされたペプチド(すなわち、そのアミノ末端でインビボでブロックされたタンパク質のアミノ末端から誘導されたペプチド)をいかにして単離できるかの例について記述する。アミノ末端ブロックされたペプチドは、本発明に従って、(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物を分離すること;(b)ペプチドのフリーアミノ末端基を改変すること(アミノ末端でブロックされたタンパク質から誘導されたペプチドはフリーアミノ末端基をもたない)及び:(c)クロマトグラフィーによって改変されたペプチドのバルクからアミノ末端でブロックされた同定ペプチドを分離すること(なおここで工程(a)及び(e)のクロマトグラフィーは同じタイプのクロマトグラフィーで行なわれる)によって単離可能である。このアプローチは、アミノ末端でブロックされたペプチドの多くを単離することを可能にするものの、リシンを含有するアミノ末端でブロックされたペプチドの集団が該手順の中で選択されることはない。リシンもまたフリーアミノ基を有し、したがって工程(b)での改変は同様に、リシンを含有するアミノ末端でブロックされたペプチドをも改変することになる。リシンも含有するアミノ末端でブロックされたペプチドの集団はそれによって改変され、したがって同定ペプチドの一部を成さず、単離されないことになる。この集団の喪失を回避するため、一次ランを先立ちタンパク質リシンをε−NH2−基をブロックされたアミノ基に変換させる前処理工程が導入される。特定の実施態様においては、フリーε−NH2−基を伴うリシンは、ホモアルギニンへと変換され、その後、トリプシンによる消化が行なわれ、これにより、ホモアルギンにおいてタンパク質が分割され、フリーα−アミノ酸がこれらの位置で生成される。その結果、リシンを含有するアミノ末端でブロックされたペプチドはもはや改変されず、同定ペプチドとして単離されることになる。 To illustrate the principle, we describe an example of how an amino terminal blocked peptide (ie, a peptide derived from the amino terminus of a protein blocked in vivo at its amino terminus) can be isolated. Amino-terminally blocked peptides are in accordance with the present invention (a) separating the protein peptide mixture by chromatography; (b) modifying the free amino terminal group of the peptide (derived from the protein blocked at the amino terminus). And (c) separating the identified peptide blocked at the amino terminus from the bulk of the peptide modified by chromatography (where steps (a) and (e) ) Chromatography can be performed by the same type of chromatography). Although this approach makes it possible to isolate many of the amino-terminally blocked peptides, no population of amino-terminally blocked peptides containing lysine is selected in the procedure. Lysine also has a free amino group, so modification in step (b) will also modify peptides blocked at the amino terminus containing lysine as well. The population of peptides blocked at the amino terminus, which also contains lysine, is thereby modified and thus does not form part of the identified peptide and will not be isolated. To avoid this loss of population, the protein lysine prior primary run epsilon-NH 2 - pretreatment step to convert the amino group blocked group is introduced. In certain embodiments, lysine with a free ε-NH 2 -group is converted to homoarginine followed by digestion with trypsin, which splits the protein in homoargin and free α-amino acids are Generated at these positions. As a result, the amino-terminal blocked peptide containing lysine is no longer modified and is isolated as an identified peptide.

この例は、一次ランに先立ちサンプル内のタンパク質を前処理することによって、選択されたアミノ酸(又は修飾されたアミノ酸又はアミノ酸残基)に向かう改変反応の選択性が増強されるということを示している。かかる前処理は、タンパク質ペプチド混合物内のペプチドに対しても同等にうまく向けられる。本発明はそれによってさらに、タンパク質ペプチド混合物から同定ペプチドを単離する方法において、a)タンパク質ペプチド混合物内のペプチド及び/又はサンプル内のタンパク質の前処理;(b)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションに分離する工程;(c)各フラクション内の大部分のペプチド内の少なくとも1つのアミノ酸を化学的及び/又は酵素的に改変する工程及び(d)二次ランによって同定ペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。かかる前処理は、1以上の化学的及び/又は酵素的反応を含むことができる。   This example shows that pre-treatment of the protein in the sample prior to the primary run enhances the selectivity of the modification reaction towards the selected amino acid (or modified amino acid or amino acid residue). Yes. Such pretreatment is equally well directed to peptides within a protein peptide mixture. The invention further thereby provides a method for isolating an identified peptide from a protein peptide mixture: a) pretreatment of the peptide in the protein peptide mixture and / or protein in the sample; (b) fractionating the protein peptide mixture by a primary run (C) chemically and / or enzymatically modifying at least one amino acid in most of the peptides in each fraction; and (d) isolating the identified peptide by a secondary run. Provides a way to include. Such pretreatment can include one or more chemical and / or enzymatic reactions.

本発明はさらに、タンパク質を含むサンプルの中のタンパク質のアミノ末端でブロックされたペプチドを単離する方法において、(1)タンパク質リシンε−NH2−基をグアニジル基及びその他の部分に変換する工程;(2)タンパク質がホモアルギニンにおいて分割されこれらの位置でフリーα−アミノ酸を生成するような形でタンパク質サンプルを消化する工程、(3)一次ラン内でタンパク質ペプチド混合物をフラクション化する工程、(4)各フラクション内のペプチドのフリーアミノ末端基を疎水性、親水性又は荷電成分で改変させる工程及び(5)二次ランで非改変同定ペプチドを単離する工程を含む方法を提供している。 The present invention further relates to a method for isolating a peptide blocked at the amino terminus of a protein in a protein-containing sample, wherein (1) the protein lysine ε-NH 2 — group is converted to a guanidyl group and other moieties. (2) digesting the protein sample in such a way that the protein is split in homoarginine to produce free α-amino acids at these positions; (3) fractionating the protein peptide mixture within the primary run; 4) providing a method comprising the step of modifying the free amino terminal group of the peptide in each fraction with a hydrophobic, hydrophilic or charged component and (5) isolating the unmodified identified peptide in a secondary run. .

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質を含むサンプル内のタンパク質のアミノ末端ペプチドを単離するための方法を提供している。この方法は、以下の工程を含む:すなわち(1)タンパク質リシンε−NH2基をグアニジル基又はその他の部分に変換する工程;(2)各タンパク質のアミノ末端側でフリーα−アミノ基を変換し、ブロックされた(さらに反応しない)基を生み出す工程、(3)タンパク質サンプルを消化して、新たに生成されたフリーNH2基をもつペプチドを生み出す工程、(4)一次ランにおけるタンパク質ペプチド混合物のフラクション化、(5)疎水性、親水性又は荷電成分で各フラクション内のペプチドの前記フリーNH2基を改変する工程、及び(6)二次ランで非改変同定ペプチドを単離する工程。このアプローチは、フリーα−アミノ酸基をもつアミノ末端ペプチド及びブロックされたα−アミノ酸基をもつアミノ末端ペプチドの両方を含む、タンパク質サンプル内のタンパク質のアミノ末端ペプチドを特異的に単離することを可能にする。フリーα−アミノ基が同位体で標識づけされた残基でブロックされるような形で上述のプロトコルの中の工程2を実施することで、フリーNH2基をもつアミノ末端ペプチドとインビボでブロックされたアミノ末端ペプチドを識別することが可能となる。後者の実施態様の1つの利用分野としては、タンパク質を含む2つの異なるサンプル間のタンパク質の内部タンパク質分解プロセッシングの研究がある(例えば、例8を参照のこと)。 In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating the amino terminal peptide of a protein in a sample containing the protein. This method comprises the following steps: (1) converting the protein lysine ε-NH 2 group to a guanidyl group or other moiety; (2) converting a free α-amino group on the amino terminal side of each protein. Generating a blocked (non-reactive) group; (3) digesting a protein sample to produce a peptide with newly generated free NH 2 groups; (4) a protein peptide mixture in the primary run (5) modifying the free NH 2 groups of peptides in each fraction with hydrophobic, hydrophilic or charged components, and (6) isolating unmodified identified peptides with secondary runs. This approach involves specifically isolating the amino terminal peptide of a protein in a protein sample, including both an amino terminal peptide with a free α-amino acid group and an amino terminal peptide with a blocked α-amino acid group. enable. Block in vivo with an amino-terminal peptide having a free NH 2 group by performing step 2 in the above protocol in such a way that the free α-amino group is blocked with an isotopically labeled residue. It is possible to identify the amino terminal peptide that has been made. One area of application of the latter embodiment is the study of internal proteolytic processing of proteins between two different samples containing proteins (see, eg, Example 8).

逆作用モードのさらにもう1つの実施態様においては、一次ランと二次ランの間の化学的又は酵素的改変は、大部分のペプチド内に存在する。アミノ酸にターゲティングにされる。かかる豊富なアミノ酸は、少なくとも50%のペプチド、好ましくは75%を超えるペプチド、さらに好ましくは90%を超えるペプチドの中に存在する。   In yet another embodiment of the reverse action mode, chemical or enzymatic modification between the primary run and the secondary run is present in most peptides. Targeted to amino acids. Such abundant amino acids are present in at least 50% peptide, preferably more than 75% peptide, more preferably more than 90% peptide.

もう1つの実施態様においては、同定ペプチドは、タンパク質のCOOH−末端(カルボキシ末端)ペプチドである。   In another embodiment, the identifying peptide is the COOH-terminal (carboxy-terminal) peptide of the protein.

さらにもう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドサブセットを単離するための方法において、(a)一次ランによってタンパク質ペプチド混合物をフラクションへと分離する工程、(b)各フラクション内の大部分のペプチドの中の少なくとも1つのアミノ酸に対し、かさ高く膨大な実体を化学的又は酵素的に添加する工程、及び(c)二次ランによって各フラクションから前記同定ペプチドを単離させる工程を含み、一次ラン及び二次ランがサイズ排除カラム上で同一の又は実質的に類似した条件下で実施される方法を提供している。   In yet another embodiment, the present invention provides a method for isolating a peptide subset from a protein peptide mixture, wherein (a) separating the protein peptide mixture into fractions by a primary run; (b) each fraction. Chemically or enzymatically adding a bulky and enormous entity to at least one amino acid in most of the peptides, and (c) isolating said identified peptide from each fraction by secondary run And a method wherein the primary run and the secondary run are performed on the size exclusion column under identical or substantially similar conditions.

本発明に従った方法は、各々のフラクション内で、大部分の未改変ペプチドからのフラグを立てたペプチドを分離できるようにし、最終的に完全タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチドの特異的サブセットを単離する結果となる。上述のように、かかるフラグを立てたペプチドは、例えば、1以上のメチオニンを含有するペプチド、1以上のシステインを含有するペプチド、1以上のメチオニン及び/又は1以上のシステインを含有するペプチド、ホスホペプチド、チロシン上でリン酸化されたペプチド、ε−N−アセチル化システインを含有するペプチドであり得る。フラグを立てたペプチドは、由来するタンパク質を高レベルで代表し、そのため、フラグを立てたペプチドは、それらの対応するタンパク質の同定要素として役立つ。したがって本発明はさらに、タンパク質を含むサンプル内のペプチドサブセット及びその対応するタンパク質を同定するための方法を提供している。その上、本発明の実施態様のいずれかに従ったフラグを立てたペプチドの単離はさらにペプチド分析と結合されている。   The method according to the invention makes it possible to separate flagged peptides from most unmodified peptides within each fraction, and finally a specific subset of flagged peptides from the complete protein peptide mixture. Result in isolation. As noted above, such flagged peptides include, for example, peptides containing one or more methionines, peptides containing one or more cysteines, peptides containing one or more methionines and / or one or more cysteines, phospho It may be a peptide, a peptide phosphorylated on tyrosine, a peptide containing ε-N-acetylated cysteine. Flagged peptides represent high levels of derived proteins, so flagged peptides serve as identification elements for their corresponding proteins. Accordingly, the present invention further provides a method for identifying peptide subsets and their corresponding proteins in a sample containing proteins. Moreover, flagged peptide isolation according to any of the embodiments of the present invention is further coupled with peptide analysis.

同様にして、本発明に従った方法は、各々のフラクション内で、大部分の改変されたペプチドからの同定ペプチドを分離できるようにし、最終的に完全タンパク質ペプチド混合物から同定ペプチドの特異的サブセットを単離する結果となる。上述のように、かかる同定ペプチドは、例えば、アミノ酸末端ペプチド、アミノ酸ブロックされたペプチド、カルボキシ末端ペプチドであり得る。同定ペプチドは、由来するタンパク質を高レベルで代表し、そのため、同定ペプチドは、それらの対応するタンパク質の同定要素として役立つ。したがって本発明はさらに、タンパク質を含むサンプル内のペプチドサブセット及び対応するタンパク質を同定するための方法を提供している。その上、本発明の実施態様のいずれかに従ったフラグを立てたペプチドの単離はさらにペプチド分析と結合されている。   Similarly, the method according to the invention allows separation of the identified peptides from the majority of the modified peptides within each fraction, and finally the specific subset of identified peptides from the complete protein peptide mixture. Result in isolation. As described above, such identification peptides can be, for example, amino acid terminal peptides, amino acid blocked peptides, carboxy terminal peptides. Identification peptides represent high levels of derived proteins, so identification peptides serve as identification elements for their corresponding proteins. Thus, the present invention further provides a method for identifying peptide subsets and corresponding proteins in a sample containing proteins. Moreover, flagged peptide isolation according to any of the embodiments of the present invention is further coupled with peptide analysis.

好ましいアプローチにおいては、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのペプチド分析は、質量分析計で実施される。しかしながら、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、電気泳動、検定における活性測定、特異的抗体での分析、エドマン配列決定などといったその他の方法を用いてさらに分析及び同定することもできる。   In a preferred approach, peptide analysis of flagged or identified peptides is performed on a mass spectrometer. However, flagged or identified peptides can also be further analyzed and identified using other methods such as electrophoresis, activity measurement in assays, analysis with specific antibodies, Edman sequencing, and the like.

分析及び同定工程は、異なる要領で実施可能である。1つの要領では、クロマトグラフィーカラムから溶出するフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドが直接分析装置へと導かれる。代替的アプローチでは、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、フラクションの形で回収される。かかるフラクションは、さらなる分析又は同定へと進む前に操作されてもされなくてもよい。かかる操作の一例は、濃縮工程とそれに続くさらなる分析及び同定のための例えばMALDI−標的上での各濃縮物のスポッティングから成る。   The analysis and identification steps can be performed in different ways. In one way, the flagged or identified peptide eluting from the chromatography column is directed directly to the analyzer. In an alternative approach, flagged or identified peptides are recovered in the form of fractions. Such a fraction may or may not be manipulated before proceeding to further analysis or identification. An example of such an operation consists of a concentration step followed by spotting of each concentrate on, for example, a MALDI-target for further analysis and identification.

好ましい実施態様においては、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドはハイスループット質量分析技術で分析される。得られる情報は、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの質量である。ひとたびペプチド質量が例えば内部較正手順(O'Connor及びCostello, 2000)を用いてフーリエ変換質量分析計(FTMS)で非常に正確に規定されたならば、そのペプチド質量をペプチド質量データベース内の対応するペプチドの質量と明白に相関させ、それによってフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを同定することが可能である。しかしながら、一部の従来の質量分析計の精度は、各ペプチドの分光分析的に決定された質量を配列データベース内のそれに対応するペプチド及びタンパク質と明白に相関させるのに充分なものではない。それでも明白に同定され得るペプチドの数を増大させるため、ペプチドの質量についてのデータは、その他の情報で補完される。1つの実施態様においては、質量分析計で決定された通りのペプチドの質量は、改変されたアミノ酸の1以上の残査を各フラグを立てたペプチドが含有しているという証明済みの知識(例えばメチオニンスルホキシドフラグを立てたペプチドの場合は、64amuのニュートラルロスによって証明されている)、及び/又は、ペプチドが既知の特異性をもつ分割プロテアーゼを用いてタンパク質を含むサンプルの消化の後生成されたという知識で補完されている。例えば、トリプシンは、精確にリシン及びアルギニンの部位で分割し、標準的に約500〜5000ダルトンの分子量をもちC末端リシン又はアルギニンアミノ酸をもつペプチドを生み出すという周知の特性を有している。この組合せた情報は、ペプチドの質量、配列及び/又は同一性に関する情報を収納するデータベースをスクリーニングしかつ対応するペプチド及びタンパク質を同定するために使用される。   In preferred embodiments, flagged or identified peptides are analyzed with high-throughput mass spectrometry techniques. The information obtained is the mass of the flagged or identified peptide. Once a peptide mass has been defined very accurately on a Fourier Transform Mass Spectrometer (FTMS) using, for example, an internal calibration procedure (O'Connor and Costello, 2000), the peptide mass is matched to the corresponding peptide mass database. It is possible to identify peptides that are unambiguously correlated with the mass of the peptide and thereby flagged or identified. However, the accuracy of some conventional mass spectrometers is not sufficient to unambiguously correlate the spectroscopically determined mass of each peptide with its corresponding peptide and protein in the sequence database. In order to increase the number of peptides that can still be clearly identified, the data about the mass of the peptide is supplemented with other information. In one embodiment, the mass of the peptide as determined by the mass spectrometer is proven knowledge that each flagged peptide contains one or more residues of modified amino acids (eg, In the case of peptides with a methionine sulfoxide flag, this is evidenced by a neutral loss of 64 amu) and / or the peptide was generated after digestion of a sample containing the protein using a split protease with known specificity It is complemented with the knowledge. For example, trypsin has the well-known property of splitting precisely at the lysine and arginine sites to produce peptides with a C-terminal lysine or arginine amino acid typically having a molecular weight of about 500-5000 daltons. This combined information is used to screen a database containing information regarding peptide mass, sequence and / or identity and to identify corresponding peptides and proteins.

もう1つの実施態様においては、少なくとも1つのフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのペプチド質量を正確に測定するだけのことによって親タンパク質の同一性を決定する方法は、選択されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの情報内容をさらに豊かにすることによって改善可能である。フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドに対しいかにして情報を追加できるかの制限的意味のない例として、これらのペプチドのフリーNH2基を、同位体で標識付けされた2つの異なる基の付加によって化学的反応の中で特異的に化学的に変更させることができる。この変更の結果として、前記ペプチドは、予め定められた数の標識づけされた基を獲得する。変更作用物質は、2つの化学的に同一ではあるが同位体的には異なる作用物質の混合物であることから、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、質量スペクトルの中で、ペプチド対として顕示される。これらのペプチドダブレット間の質量シフトの範囲は、前記ペプチド内に存在するフリーアミノ酸の数を表わすものである。このことをさらに例示するため、例えば、フラグを立てたペプチドの情報内容を、酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステル及びトリデウテロ酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルの等モル混合物を用いてペプチド中のフリーNH2基を特異的に変更することによって富化され得る。この変換反応の結果として、ペプチドは、ペプチドダブレット内に観察された質量シフトの範囲から容易に演繹できるように、予め定められた数のCH3−CO(CD3−CO)基を獲得する。したがって、3アム(amu)のシフトは1つのNH2基と対応し、3及び6amuのシフトは2つのNH2基と対応し、3、6、及び9amuのシフトはペプチド内の3つのNH2基の存在を顕示する。この情報はさらに、ペプチド質量に関するデータ、改変されたアミノ酸の1以上の残基の存在に関する知識、及び/又はペプチドが既知の特異性をもつプロテアーゼを用いて生成されたという知識を補足する。 In another embodiment, the method of determining the identity of a parent protein by only accurately measuring the peptide mass of at least one flagged peptide or an identified peptide comprises a selected flagged peptide Alternatively, it can be improved by further enriching the information content of the identified peptide. As a non-limiting example of how information can be added to flagged or identified peptides, the free NH 2 groups of these peptides are added with two different isotope-labeled groups. Can be chemically altered specifically in the chemical reaction. As a result of this change, the peptide acquires a predetermined number of labeled groups. Because a modified agent is a mixture of two chemically identical but isotopically different agents, flagged or identified peptides are revealed as peptide pairs in the mass spectrum. The The range of mass shift between these peptide doublets represents the number of free amino acids present in the peptide. To further illustrate this, for example, the information content of the peptides flagged, specifically the free NH 2 groups in the peptides using an equimolar mixture of acetic acid N- hydroxysuccinimide ester and Torideutero acetate N- hydroxysuccinimide ester Can be enriched by changing As a result of this conversion reaction, the peptide acquires a predetermined number of CH 3 —CO (CD 3 —CO) groups so that it can be easily deduced from the range of mass shifts observed in peptide doublets. Thus, 3 Am correspond shift (amu) and one NH 2 group, 3 and the shift of 6amu corresponds with two NH 2 groups, 3, 6, and the shift of 9amu three NH within the peptide 2 Reveal the presence of the group. This information further supplements data on peptide mass, knowledge about the presence of one or more residues of the modified amino acid, and / or knowledge that the peptide was generated using a protease with a known specificity.

フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを同定するのに使用可能であるさらにもう1つの情報要素としては、クロマトグラフィー中の溶出時間に反映されるペプチドの疎水親水性の大平的(GRAVY)である。同一の質量又は質量測定の誤差範囲内に入る質量を伴う2つ以上のペプチドを、その実験的に決定されたGRAVYとコンピュータ内で予測されたGRAVYの比較によって識別することが可能である。   Yet another information element that can be used to identify flagged or identified peptides is the hydrophobic hydrophilicity of the peptide (GRAVY) as reflected in the elution time during chromatography. Two or more peptides with the same mass or mass that falls within the error range of mass measurement can be identified by comparing their experimentally determined GRAVY with the GRAVY predicted in the computer.

フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを分析するために、あらゆる質量分析計を使用することができる。質量分析計の制限的意味のない例としては、Perseptive Biosystems, Framingham, Massachusettsから入手可能であるマトリクス援用レーザー脱離/イオン化(「MALDI」飛行時間形(「TOF」)質量分析形MS又はMALDI−TOF−MS、ポストソース分解分析において使用するためのBrucker-Daltonias, Bremen, Germany製のReflex III及びAP Biotech製のEttan MALDI−TOF;Finnigan MAT、San Jose, Californiaから入手可能な電気スプレーイオン化(ESI)イオン・トラップ質量分析計;Finnigan MATから入手可能であるESI四極子質量分析計又はApplied BioSystems Group, Foster City CaliforniaのGSTARパルサーハイブリッドLC/MS/MSシステム、及び内部較正手順を用いたフーリエ変換質量分析計(FTMS)(O'Connor and Costells, 2000)が含まれる。   Any mass spectrometer can be used to analyze the flagged or identified peptides. Non-limiting examples of mass spectrometers include matrix-assisted laser desorption / ionization ("MALDI" time-of-flight ("TOF") mass spectrometry MS or MALDI- available from Perseptive Biosystems, Framingham, Massachusetts TOF-MS, Reflex III from Brucker-Daltonias, Bremen, Germany and Ettan MALDI-TOF from AP Biotech; Electrospray ionization (ESI available from Finnigan MAT, San Jose, California ) Ion trap mass spectrometer; ESI quadrupole mass spectrometer available from Finnigan MAT or GSTAR pulser hybrid LC / MS / MS system from Applied BioSystems Group, Foster City California, and Fourier transform mass using internal calibration procedure An analyzer (FTMS) (O'Connor and Costells, 2000) is included.

ペプチドの実験上の質量スペクトルとペプチド質量及び対応するタンパク質のデータベースとを比較するために本発明において使用されるタンパク質同定ソフトウェアが、当該技術分野において利用可能である。このような1つのアルゴリズムであるPro Foundは、タンパク質を探索するためにベイジアンアルゴリズムを、また、実験データとデータベース内のタンパク質の間の最適な整合を同定するためにDNAデータベースを用いる。ProFoundは、World-Wideウェブ上で<http//prowl.rockefeller.edu>及び<http//www.proteometricks.com>でアクセスできる。ProFoundは、非冗長データベース(NR)にアクセスする。ペプチド探索は、EMBLウェブサイトでアクセス可能である。同様に、Chaurand P. et al.(1999)J. Am. Soc. Mass. Spectrom 10、91、Patterson S.D.,(2000)、Am. Physiol. Soc. 59-65、Yates JR(1998)Electrophoresis, 19、893 も参照のこと。MS/MSスペクトルは、MASCOTによっても分析可能である(Matrix Science Ltd. Londonよりhttp://www.matrixscience.com.にて入手可能)。   Protein identification software used in the present invention to compare peptide experimental mass spectra with peptide masses and corresponding protein databases is available in the art. One such algorithm, Pro Found, uses a Bayesian algorithm to search for proteins and a DNA database to identify the best match between experimental data and proteins in the database. ProFound can be accessed on the World-Wide web at <http // prowl.rockefeller.edu> and <http // www.proteometricks.com>. ProFound accesses a non-redundant database (NR). Peptide searches are accessible on the EMBL website. Similarly, Chaurand P. et al. (1999) J. Am. Soc. Mass. Spectrom 10, 91, Patterson SD, (2000), Am. Physiol. Soc. 59-65, Yates JR (1998) Electrophoresis, 19 See also 893. MS / MS spectra can also be analyzed by MASCOT (available from Matrix Science Ltd. London at http://www.matrixscience.com.).

もう1つの好ましい実施態様においては、単離されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは個別に、質量分析計内でのフラグメント化に付される。このようにして、ペプチドの質量に関する情報はさらに、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドについての(部分)配列データで補完される。この組合された情報とペプチド質量及びペプチド及びタンパク質配列データベース内の情報を比較することにより、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを同定することが可能となる。1つのアプローチでは、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのフラグメント化は、衝突誘発形解離(CID)によって行なわれるのが最も都合がよく、一般にMS2又はタンデム質量分析計と呼ばれる。代替的には、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドイオンは、MALDI−TOF−MS内での揮発及びイオン化の後、その飛行中に崩壊し得る。このプロセスは、ポストソース分解(PSD)と呼ばれる。このような1つの質量分析のアプローチにおいては、選択されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、直接的又は間接的に電気スプレー質量分析計のイオン源内に移送され、次にMS/MSモードでさらにフラグメント化される。それによって1つの態様においては、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの部分配列情報がMSnフラグメントスペクトル(ここではnは2以上であるものとする)から回収され、本願で記述する配列データベース内でのペプチド同定のために使用される。 In another preferred embodiment, the isolated flagged or identified peptide is individually subjected to fragmentation in a mass spectrometer. In this way, information regarding the mass of the peptide is further supplemented with (partial) sequence data for the flagged or identified peptide. By comparing this combined information with information in the peptide mass and peptide and protein sequence databases, it is possible to identify flagged or identified peptides. In one approach, fragmentation of flagged or identified peptides is most conveniently performed by collision-induced dissociation (CID), commonly referred to as MS 2 or tandem mass spectrometer. Alternatively, flagged or identified peptide ions may decay during their flight after volatilization and ionization in MALDI-TOF-MS. This process is called post-source decomposition (PSD). In one such mass spectrometry approach, a selected flagged or identified peptide is transferred directly or indirectly into the ion source of an electrospray mass spectrometer and then in MS / MS mode. It is further fragmented. Thereby, in one embodiment, partial sequence information of the flagged peptide or identified peptide is recovered from the MS n fragment spectrum (where n is greater than or equal to 2) and within the sequence database described herein. Used for peptide identification.

特定の実施態様においては、ペプチドのアルファ−NH2−末端がスルホン酸部分基で改変される場合、MALDI−ポストソース分解分析の中で付加的な配列情報を得ることができる。NH2末端がスルホン酸基を担持するフラグを立てたペプチドは、MALDI−TOF−MSモードで検出される場合、特定のフラグメント化パターンに従って誘発される。このモードにより、アミノ酸配列の迅速かつ容易な演繹が可能となる。特に、例6bは、NH2−末端フラグを立てたペプチドがフリーNH2末端をもつタンパク質からいかにして単離されるかの手順について記述している。 In certain embodiments, additional sequence information can be obtained in a MALDI-post source degradation analysis when the alpha-NH 2 -terminus of the peptide is modified with a sulfonic acid moiety. Peptides flagged with a sulfonic acid group at the NH 2 terminus are induced according to a specific fragmentation pattern when detected in MALDI-TOF-MS mode. This mode allows for quick and easy deduction of amino acid sequences. In particular, example 6b is, NH 2 - peptides made a terminal flag describes whether procedures are isolated by how the proteins with a free NH 2 -terminal.

本発明はさらに、タンパク質を含有するサンプルの中の1以上のタンパク質の同定のための方法を提供している。一方では、タンパク質を含むサンプルの分割が何千ものペプチドを含むタンパク質ペプチド混合物を結果としてもたらし、これが現在利用できるクロマトグラフィーシステム及び質量分析システムの解像能力を越えているということが知られている。他方では、1つのタンパク質はその構成ペプチドのうちの1以上のものの同定に基づいて同定され得るということがわかっている。本発明は、タンパク質ペプチド混合物から多種多様な異なるタイプのフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを単離し同定するための方法を提供している。フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの全てのセットは、タンパク質ペプチド混合物内のペプチドの1つのサブセットを表わしている。もとのペプチド混合物のこの単純化が、二次ランにおけるペプチドの同時溶出を著しく削減し、質量分析計その他のような分析器でのフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの効率の良い同定を結果としてもたらす。フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、その対応する親タンパク質にとって特有の同定要素であることが最も多いことから、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの同定により、タンパク質を含むもとのサンプル内のタンパク質の同定が可能になる。したがって、その複合ペプチドのうちの1以上のものを単離しかつ同定することによりタンパク質を含むサンプル内のタンパク質を同定するタスクは、本発明の方法を用いて可能となる。   The invention further provides a method for the identification of one or more proteins in a sample containing proteins. On the one hand, it is known that splitting a sample containing protein results in a protein peptide mixture containing thousands of peptides, which exceeds the resolution capabilities of currently available chromatography and mass spectrometry systems. . On the other hand, it has been found that a protein can be identified based on the identification of one or more of its constituent peptides. The present invention provides a method for isolating and identifying a wide variety of different types of flagged or identified peptides from a protein peptide mixture. All sets of flagged or identified peptides represent one subset of peptides within a protein peptide mixture. This simplification of the original peptide mixture significantly reduces the co-elution of peptides in the secondary run, resulting in efficient identification of peptides flagged or identified in analyzers such as mass spectrometers and others Bring as. Since a flagged or identified peptide is most often a unique identifying element for its corresponding parent protein, identification of the flagged or identified peptide will result in the original sample containing the protein. Protein identification becomes possible. Thus, the task of identifying proteins in a sample containing proteins by isolating and identifying one or more of the complex peptides is possible using the methods of the present invention.

したがって本発明はさらに、タンパク質を含むサンプル中のタンパク質を同定するための方法において、(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(b)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的及び/又は酵素的に改変させて、改変されたペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)二次ランによって各フラクションからフラグを立てたペプチドを単離する工程;(d)フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程、を含む方法を提供している。   Accordingly, the present invention further provides a method for identifying a protein in a sample containing protein, wherein (a) separating the protein peptide mixture into chromatographic fractions by chromatography; (b) of the peptides in each fraction Chemically and / or enzymatically modifying at least one amino acid of at least one peptide to produce a subset of modified peptides, and (c) peptides flagged from each fraction by secondary runs Isolating; (d) identifying the flagged peptide and its corresponding protein.

したがって本発明はさらに、タンパク質を含むサンプル中のタンパク質を同定するための方法において、(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(b)各フラクション内の大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的及び/又は酵素的に改変させて、未改変ペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)二次ランによって各フラクションから同定ペプチドを単離する工程;(d)同定ペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程、を含む方法をも提供している。   Accordingly, the present invention further provides a method for identifying a protein in a sample containing protein, wherein (a) separating the protein peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) the majority of peptides within each fraction; Chemically and / or enzymatically modifying at least one of the amino acids to produce a subset of unmodified peptides, and (c) isolating the identified peptide from each fraction by secondary run; (d) There is also provided a method comprising identifying an identifying peptide and its corresponding protein.

当業者にとっては、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの既知の同一性から出発して、ペプチド、タンパク質及びDNA配列データベースをスクリーニングすることにより、対応するタンパク質の同一性を容易に決定できるということは、同様に明白である。スクリーニングするためのソフトウェア及びデータベースは共に当該技術分野において利用可能である。   For those skilled in the art, starting from the known identity of flagged or identified peptides, it is easy to determine the identity of the corresponding protein by screening peptide, protein and DNA sequence databases. It is equally obvious. Both software and databases for screening are available in the art.

タンパク質を含むサンプル中のタンパク質を同定するために本発明に従って使用可能なフラグを立てたペプチドは、例えば、メチオニン含有ペプチド、システイン含有ペプチド、ヒスチジン含有ペプチド、チロシン含有ペプチド、リシン含有ペプチド、トリプトファン含有ペプチド、アルギニン含有ペプチド、プロリン含有ペプチド、フェニルアラニン含有ペプチド又はこれらのフラグを立てたペプチドのうちの2つ以上のものの組合せである。   Flagged peptides that can be used in accordance with the present invention to identify proteins in samples containing proteins include, for example, methionine containing peptides, cysteine containing peptides, histidine containing peptides, tyrosine containing peptides, lysine containing peptides, tryptophan containing peptides Arginine-containing peptides, proline-containing peptides, phenylalanine-containing peptides, or combinations of two or more of these flagged peptides.

タンパク質を含むサンプル中の翻訳と同時又は翻訳後に修飾されたタンパク質の存在を同定するためには、本発明に従って、その他のフラグを立てたペプチドを使用することができる。例えば本発明は、タンパク質を含むサンプル中のリン酸化されたタンパク質を同定するための方法を提供している。したがって、1つのアプローチでは、リン酸化されたアミノ酸を含有するペプチドが本発明に従って改変され、フラグを立てたペプチドとして単離される。これらのフラグを立てたペプチド及びそれらの相関するタンパク質のその後の同定は、サンプル中のリン酸化されたタンパク質(又はホスホプロテオーム)の同定を結果としてもたらす。本発明は同様に、グリコシル化タンパク質、チロシン−リン酸化タンパク質、セリン−及び/又はトレオニンリン酸化タンパク質、アセチル化タンパク質、ε−N−アセチル化タンパク質、硫酸化タンパク質などといったタンパク質を含むサンプル中のその他のタイプの翻訳と同時又は翻訳後に修飾されたタンパク質を同定するための方法をも提供する。   Other flagged peptides can be used in accordance with the present invention to identify the presence of a protein that has been modified simultaneously or post-translation in a sample containing the protein. For example, the present invention provides a method for identifying a phosphorylated protein in a sample containing the protein. Thus, in one approach, a peptide containing a phosphorylated amino acid is modified according to the present invention and isolated as a flagged peptide. Subsequent identification of these flagged peptides and their associated proteins results in the identification of phosphorylated proteins (or phosphoproteomes) in the sample. The present invention also applies to others in samples containing proteins such as glycosylated proteins, tyrosine-phosphorylated proteins, serine- and / or threonine phosphorylated proteins, acetylated proteins, ε-N-acetylated proteins, sulfated proteins, etc. Also provided are methods for identifying proteins that have been modified simultaneously or post-translationally.

サンプル中のタンパク質を同定するために本発明に従って使用できる同定ペプチドは、例えば、タンパク質のアミノ末端ペプチドである。これらのペプチドの各々の質量は、質量分析法を用いて決定することができる。かかるペプチドの質量とかかるペプチドがアミノ末端ペプチドであるという知識を混ぜ合わせることで、大部分のペプチドについて、対応する親ペプチドを明白に同定するのに充分である。本発明のこの態様のさらなる実施態様においては、アミノ末端ペプチドの質量のみを収納するデータベースが設計され、これらのデータベースに対して、単離されたアミノ末端同定ペプチドの質量が精査される。このアプローチでは、単離された同定ペプチドが、制限されたデータベース内の質量と一意的に整合する確率はきわめて高い。さらに、このアプローチは、ペプチドベースのプロテオームアプローチの複雑性を著しく低減させ、分析速度を著しく増大させる。   An identifying peptide that can be used in accordance with the present invention to identify a protein in a sample is, for example, the amino terminal peptide of the protein. The mass of each of these peptides can be determined using mass spectrometry. Combining the mass of such peptides with the knowledge that such peptides are amino-terminal peptides is sufficient to unambiguously identify the corresponding parent peptide for most peptides. In a further embodiment of this aspect of the invention, databases containing only the amino terminal peptide masses are designed, against which the mass of the isolated amino terminal identifying peptide is probed. With this approach, there is a very high probability that the isolated identified peptide will uniquely match the mass in the limited database. In addition, this approach significantly reduces the complexity of the peptide-based proteome approach and significantly increases the analysis speed.

本発明が例えば高から低の存在度に、酸性から塩基性まで、小形から大形まで、可溶性タンパク質から膜タンパク質まで変動するタンパク質を含むサンプル中の全範囲のタンパク質の同定を可能にするということに言及しておくこともまた重要である。さらに、本発明は、非常に少量の細胞から出発して、タンパク質を含むサンプル中のタンパク質を同定する方法を提供している。本発明により、提供される方法は、非常に効率が良くかつ感度の良いものであることから、例えば、50,000個というわずかなヒトの細胞から出発して数百から千以上のタンパク質を同定することが可能である。より少数の細胞を出発材料として使用しても、タンパク質を含むサンプル内の何百ものタンパク質を同定することがなおも可能である。明らかに、本発明の方法は同様に、多数の細胞に適用することができる。例えばアミノ末端でブロックされたタンパク質又はタンパク質分解によって分割されたタンパク質を同定するために、その他の同定ペプチドを使用することができる。   That the present invention allows the identification of the entire range of proteins in a sample, including proteins that vary from acidic to basic, from small to large, from soluble to membrane proteins, eg, from high to low abundance It is also important to mention. Furthermore, the present invention provides a method for identifying proteins in a sample containing proteins starting from a very small amount of cells. The method provided by the present invention is very efficient and sensitive so that, for example, hundreds to a thousand or more proteins can be identified starting from as few as 50,000 human cells. Is possible. Even if fewer cells are used as starting material, it is still possible to identify hundreds of proteins in a sample containing proteins. Obviously, the method of the invention can be applied to a large number of cells as well. Other identifying peptides can be used, for example, to identify proteins blocked at the amino terminus or proteins that have been cleaved by proteolysis.

もう1つの実施態様においては、本発明は、タンパク質を含む2つ以上のサンプル内の1以上のタンパク質の相対量を決定するための方法を提供する。この方法は、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの使用を含む。この方法では、2つのサンプルは、1つのサンプルから単離されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドが1つの同位体を含有し、第2のサンプルから単離したフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドが、同じ元素のもう1つの同位体を含有するような形で処理される。   In another embodiment, the present invention provides a method for determining the relative amount of one or more proteins in two or more samples containing proteins. This method involves the use of differentially isotopically flagged or identified peptides. In this method, two samples are flagged peptides or identified peptides isolated from one sample and flagged peptides or identified peptides isolated from the second sample contain one isotope. Is processed in such a way that it contains another isotope of the same element.

この方法には、(a)第1の同位体を用いた第1のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(b)第2の同位体で第2のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(c)第2のサンプルのタンパク質ペプチド混合物と第1のサンプルのタンパク質ペプチド混合物を混ぜ合わせる工程;(d)タンパク質ペプチド混合物をクロマトグラフィーによってペプチドのフラクションへと分離させる工程;(e)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させる工程、及び(f)クロマトグラフィーによって各フラクションからのフラグを立てたペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(d)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(g)単離されたフラグを立てたペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(h)同一であるもののディファレンシャルな同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドのピーク高さを比較することにより、各サンプル中のフラグを立てたペプチドの相対量を計算する工程;及び(i)フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程が含まれている。   The method includes (a) labeling a peptide present in a first sample with a first isotope; (b) a peptide present in a second sample with a second isotope. Labeling; (c) combining the protein peptide mixture of the second sample and the protein peptide mixture of the first sample; (d) separating the protein peptide mixture into a peptide fraction by chromatography; e) chemically or enzymatically or chemically and enzymatically modifying at least one amino acid of at least one of the peptides in each fraction; and (f) flagging each fraction by chromatography. Isolating the erected peptide, the chromatography being the same as in step (d) (G) performing a mass spectrometric analysis of the isolated flagged peptide; (h) a flag that is identical but differentially labeled with an isotope. Calculating the relative amount of flagged peptides in each sample by comparing the peak heights of the flagged peptides; and (i) determining the identity of the flagged peptide and its corresponding protein. Process is included.

同じアプローチを逆モード作用で追うことができ、その場合、この方法には、(a)第1の同位体を用いた第1のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(b)第2の同位体で第2のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(c)第2のサンプルのタンパク質ペプチド混合物と第1のサンプルのタンパク質ペプチド混合物を混ぜ合わせる工程;(d)タンパク質ペプチド混合物をクロマトグラフィーによってペプチドのフラクションへと分離させる工程;(e)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させる工程、及び(f)クロマトグラフィーによって各フラクションからの同定ペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(d)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(g)単離された同定ペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(h)同一であるもののディファレンシャルな同位体で標識づけされた同定ペプチドのピーク高さを比較することにより、各サンプル中の同定ペプチドの相対量を計算する工程、及び(i)同定ペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程が含まれている。   The same approach can be followed with reverse mode action, in which case the method comprises (a) labeling the peptide present in the first sample with the first isotope; Labeling peptides present in the second sample with two isotopes; (c) mixing the protein peptide mixture of the second sample with the protein peptide mixture of the first sample; (d) the protein peptide Separating the mixture into fractions of peptides by chromatography; (e) chemically or enzymatically or chemically and enzymatically modifying at least one amino acid of most of the peptides in each fraction And (f) isolating the identified peptide from each fraction by chromatography, A step in which chromatography is carried out with the same type of chromatography as in step (d); (g) a mass spectrometric analysis of the isolated identified peptide; (h) an identical but differential isotope. Calculating the relative amount of the identified peptide in each sample by comparing the peak heights of the identified peptide labeled with, and (i) determining the identity of the identified peptide and its corresponding protein. include.

上述のように、同じアプローチを前処理工程と組合せた形で用いることができるということは明白である。該方法は、工程(d)及び(f)におけるクロマトグラフィー分離が同一であるか又は実質的に類似している場合にも適用可能である。同様に、工程(c)内で両方のサンプルからのペプチドを混合する代りに、第1及び第2のサンプルからのペプチドを別々に工程(d)及び/又は(e)及び/又は(f)に付し、(f)又は(g)の工程(d)又は(e)において組合わさった状態にすることができるということも明白である。   As mentioned above, it is clear that the same approach can be used in combination with a pretreatment step. The method is also applicable when the chromatographic separations in steps (d) and (f) are identical or substantially similar. Similarly, instead of mixing the peptides from both samples within step (c), the peptides from the first and second samples are separately separated from steps (d) and / or (e) and / or (f). It is also clear that the combined state in step (d) or (e) of (f) or (g) can be obtained.

第1及び第2のサンプルにおけるペプチドのディファレンシャルな同位体標識づけは、当該技術分野において利用可能な数多くの異なる要領で実施することができる。主要な要素は、第1及び第2のサンプル中の同じタンパク質から由来した特定のペプチドが、そのペプチドの1以上のアミノ酸内に異なる同位体が存在する点を除いて同一であるということにある。標準的な1実施態様においては、第1のサンプル内の同位体は、自然の中に広く存在する同位体を意味する天然同位体となり、第2のサンプル中の同位体は、以下稀少同位体と呼ぶ、さほど一般的でない同位体となる。天然及び稀少同位体の対の例としては、HとD、O16とO18、C12とC13、N14とN15がある。本願では、同位体対のうち重い方の同位体で標識づけされたペプチドは、重ペプチドとも呼ばれる。同位体対の軽い方の同位体で標識づけされたペプチドはここでは、軽ペプチドとも呼ばれる。例えば、Hで標識づけされたペプチドは軽ペプチドと呼ばれ、一方Dで標識づけされた同じペプチドは重ペプチドと呼ばれる。天然同位体で標識づけされたペプチド及び稀少同位体で標識づけされたその対応物は、化学的に非常に類似しており、同じ形でクロマトグラフィーにより分離し、また同じ要領でイオン化する。しかしながら、質量分析計といった分析装置内に供給された時点で、ペプチドは軽及び重ペプチドへと分離する。重ペプチドは、取込まれた選ばれた同位体標識の重量がより大きいものであることから、わずかに高い質量をもつ。ディファレンシャルに同位体で標識づけされたペプチドの質量間の差がわずかであることから、単離されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの質量分析の結果として、各々重ペプチドと軽ペプチドを表わす密に離隔した2つのピークの複数の対がもたらされることになる。重ペプチドの各々は、重い同位体で標識づけされたサンプルに由来し、軽ペプチドの各々は、光同位体で標識づけされたサンプルに由来する。各対の中の重及び軽ピークのピーク強度の比(相対的存在度)はこのとき測定される。これらの比率は、各サンプル内のそのペプチド(及びその対応するタンパク質)の相対量(ディファレンシャル発生度)の尺度を提供する。ピーク強度は、従来の要領で(例えばピーク高さ又はピーク表面積)を計算することによって)計算できる。本願で記述したとおり、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを同定してサンプル中のタンパク質の同定を可能にすることもできる。1つのサンプル中にタンパク質が存在するもののもう1つのサンプル中には存在しない場合、(このタンパク質に対応する)単離されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、重又は軽同位体のいずれかを含有しうる1つのピークとして検出されることになる。しかしながら、一部のケースでは、組合せ形サンプルの質量分析中に観察された単一のピークをどのサンプルが生成したかを決定することは困難である可能性がある。この問題は、2つの異なる同位体又は2つの異なる数の重同位体で、タンパク質分解による分割の前か後で第1のサンプルを2重標識づけすることによって解決することができる。標識づけ用作用物質の例としては、アシル化剤がある。 Differential isotope labeling of peptides in the first and second samples can be performed in a number of different ways available in the art. The key element is that a particular peptide derived from the same protein in the first and second samples is identical except that there are different isotopes within one or more amino acids of the peptide. . In one standard embodiment, the isotope in the first sample is a natural isotope, meaning an isotope that is widely present in nature, and the isotope in the second sample is the rare isotope below. This is a less common isotope. Examples of natural and rare isotope pairs are H and D, O 16 and O 18 , C 12 and C 13 , N 14 and N 15 . In the present application, a peptide labeled with a heavier isotope of an isotope pair is also called a heavy peptide. Peptides labeled with the lighter isotope of an isotope pair are also referred to herein as light peptides. For example, a peptide labeled with H is called a light peptide, while the same peptide labeled with D is called a heavy peptide. Peptides labeled with natural isotopes and their counterparts labeled with rare isotopes are chemically very similar and are chromatographically separated and ionized in the same manner. However, when supplied into an analyzer such as a mass spectrometer, the peptides are separated into light and heavy peptides. The heavy peptide has a slightly higher mass due to the greater weight of the selected isotope label incorporated. Since the difference between the masses of the differentially isotopically labeled peptides is small, as a result of mass analysis of the isolated flagged peptide or the identified peptide, dense peptides representing heavy and light peptides, respectively. Results in multiple pairs of two peaks that are spaced apart. Each heavy peptide is derived from a sample labeled with a heavy isotope, and each light peptide is derived from a sample labeled with a photoisotope. The ratio (relative abundance) of the peak intensity of the heavy and light peaks in each pair is then measured. These ratios provide a measure of the relative amount (differential incidence) of that peptide (and its corresponding protein) within each sample. The peak intensity can be calculated in a conventional manner (eg, by calculating peak height or peak surface area). As described herein, flagged or identified peptides can also be identified to allow identification of proteins in a sample. If a protein is present in one sample but not in another sample, the isolated flagged or identified peptide (corresponding to this protein) is either heavy or light isotope It will be detected as one peak that may contain. However, in some cases, it can be difficult to determine which sample produced a single peak observed during mass analysis of a combined sample. This problem can be solved by double labeling the first sample with two different isotopes or with two different numbers of heavy isotopes before or after proteolytic resolution. An example of a labeling agent is an acylating agent.

ペプチド内の天然及び/又は稀少同位体の取込みは、多くのやり方で得ることができる。1つのアプローチにおいては、タンパク質は、細胞内で標識づけされる。第1のサンプルのための細胞は例えば、天然同位体を含有するアミノ酸で補足された培地内で成長させられ、第2のサンプルのための細胞は、稀少同位体を含有するアミノ酸で補足された培地内で成長させられる。1つの実施態様においては、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたアミノ酸は、改変された状態となるように選択されたアミノ酸である。例えば、メチオニンが選択されたアミノ酸である場合、細胞は、標識づけされていないL−メチオニン(第1のサンプル)か又はCβ及びCγ位置で重水素化され従って4amuだけ重いL−メチオニン(第2のサンプル)のいずれかが補足された培地の中で成長させられる。   Incorporation of natural and / or rare isotopes within the peptide can be obtained in a number of ways. In one approach, the protein is labeled intracellularly. Cells for the first sample were grown, for example, in medium supplemented with amino acids containing natural isotopes, and cells for the second sample were supplemented with amino acids containing rare isotopes. Grown in medium. In one embodiment, the differentially isotopically labeled amino acid is an amino acid selected to be in a modified state. For example, if methionine is the selected amino acid, the cells are either unlabeled L-methionine (first sample) or deuterated at the Cβ and Cγ positions and thus heavier by 4 amu. In the supplemented medium.

両方のサンプルからのタンパク質/ペプチドの混合は、異なる時点で行なうことができる。混合は、サンプルのレベルで行なうこともできるし(例えば両方のサンプルからの等しい数の細胞を混合する)、あるいはまた、サンプル1及びサンプル2から別々にタンパク質を単離させその後混合させることもでき、また、サンプル1からのタンパク質をペプチドへと消化させ、サンプル2からのタンパク質をペプチドへと消化させて、サンプル1及びサンプル2に由来するペプチドを混合すること、等々も可能である。混合手順の如何に関わらず、本発明はさらに、タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたメチオニン−ペプチドを単離するためにも使用される。メチオニン−ペプチドは、その同位体構成とは無関係に単離されることになり、上述の通りの質量分析計内でのメチオニンペプチドの分析により、サンプル1及びサンプル2中のその対応するタンパク質の相対量を決定することができる。   The mixing of proteins / peptides from both samples can be done at different times. Mixing can be done at the sample level (eg, mixing equal numbers of cells from both samples), or alternatively, proteins can be isolated from Sample 1 and Sample 2 separately and then mixed. It is also possible to digest the protein from sample 1 into a peptide, digest the protein from sample 2 into a peptide, mix the peptides from sample 1 and sample 2, and so on. Regardless of the mixing procedure, the present invention is further used to isolate flagged methionine-peptides from protein peptide mixtures. The methionine-peptide will be isolated regardless of its isotopic composition, and analysis of the methionine peptide in the mass spectrometer as described above will result in the relative amount of its corresponding protein in sample 1 and sample 2 Can be determined.

異なる同位体の取込みも同様に、酵素アプローチにより得ることができる。例えば、「通常の」水(H2 16O)中のトリプシンでタンパク質を含む1つのサンプルを処理し、「重」水(H2 18O)中のトリプシンで第2のタンパク質を含むサンプルを処理することにより、標識づけを実施することができる。本願で使用する「重水」は、O原子が18O−同位体である水分子を意味する。トリプシンは、新たに生成された部位のCOOH−末端に水の2つの水素を取込むという周知の特性を示す。それによって、H2 16O内でトリプシン化されたサンプル1において、ペプチドは「通常の」質量をもち、一方サンプル2においては、ペプチド(大部分のCOOH−末端ペプチドを除いて)は、2つの18O原子の取込みと対応する4amuの質量増加を有する。この4amuの差は、質量分析計内でフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの重及び軽バージョンを識別しそれによって2つのサンプル中の対応するペプチド/タンパク質の比率を決定するのに充分である。したがって本発明は、さらに、少なくとも2つのサンプルの中の少なくとも1つのタンパク質の相対量を決定するための方法において、a)H2 16Oの存在下でトリプシンで第1のサンプルのタンパク質を消化し、H2 18Oの存在下でトリプシンで第2のサンプルのタンパク質を消化する工程;b)2つのトリプシン消化されたタンパク質ペプチド混合物を混ぜ合わせる工程;c)組合せた混合物を一次ランに付す工程(ディファレンシャルに同位体で標識づけされたペプチドは、同じクロマトグラフィー挙動を有することから、同じフラクションに分離する);d)各フラクション内で少なくとも1つのペプチドの少なくと1つのアミノ酸を化学的及び/又は酵素的に改変させる工程;e)二次ランによってフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを単離する工程(ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、同じクロマトグラフィー挙動を有することから、同じフラクション内でソートする);f)質量分析計において単離されたペプチドを分析する工程;g)そのピーク高さを含み入れることにより対応する重及び軽ペプチドの相対量を計算する工程;及びh)ペプチドとそれらの対応するタンパク質を同定する工程を含む方法を提供している。 Different isotope incorporations can also be obtained by enzymatic approaches. For example, one sample containing protein is treated with trypsin in “normal” water (H 2 16 O), and a sample containing a second protein is treated with trypsin in “heavy” water (H 2 18 O). By doing so, labeling can be performed. “Heavy water” as used herein refers to a water molecule in which the O atom is an 18 O-isotope. Trypsin exhibits the well-known property of incorporating two hydrogens of water at the COOH-terminus of the newly generated site. Thereby, in sample 1 trypsinized in H 2 16 O, the peptide has a “normal” mass, whereas in sample 2 the peptide (except for most COOH-terminal peptides) contains two It has a mass increase of 4 amu corresponding to the uptake of 18 O atoms. This 4 amu difference is sufficient to identify heavy and light versions of the flagged or identified peptides in the mass spectrometer and thereby determine the corresponding peptide / protein ratio in the two samples. Thus, the present invention further provides a method for determining the relative amount of at least one protein in at least two samples, a) digesting the first sample protein with trypsin in the presence of H 2 16 O. Digesting a second sample protein with trypsin in the presence of H 2 18 O; b) combining two trypsin digested protein peptide mixtures; c) subjecting the combined mixture to a primary run ( Differentially isotopically labeled peptides have the same chromatographic behavior and therefore separate into the same fractions); d) chemically and / or at least one amino acid of at least one peptide within each fraction A step of enzymatic modification; e) a peptide flagged by a secondary run or the same Isolating peptides (differentially labeled flagged peptides or identified peptides are sorted within the same fraction since they have the same chromatographic behavior); f) in a mass spectrometer Analyzing released peptides; g) calculating the relative amount of corresponding heavy and light peptides by including their peak heights; and h) identifying the peptides and their corresponding proteins. Providing a way.

ディファレンシャル同位体の取込みはさらに、タンパク質又はペプチドレベルで実施され得る既知の化学的反応に基づく多数の標識づけ手順で得ることができる。例えば、タンパク質は、NH2基をグアニジニウム基に変換させそれによって各々の先行するリシン位置でホモアルギニンを生成する、O−メチルイソ尿素でのグアジニル化反応により変化させることができる。第1のサンプルからのタンパク質は、天然同位体を伴う試薬と反応させることができ、第2のサンプルからのタンパク質は、稀少同位体を伴う試薬と反応させることができる。ペプチドは同様に、重水素化アセトアルデヒドでのシフの塩基形成とそれに続く通常の又は重水素化されたホウ水素化ナトリウムでの還元によって変更することができた。穏やかな条件下で進行するものとして知られているこの反応は、予想可能な数の重水素原子の取込みを導くことができる。ペプチドは、α−NH2−基又はリシンのε−NH2基のいずれかにおいて又はその両方で変更されることになる。類似の変更は、重水素化されたホルムアルデヒドで行なうことができ、その後重水素化されたNaBD4での還元が続き、これにより、アミノ基のメチル化された態様が生成されることになる。ホルムアルデヒドでの反応は、重水素をリシン側鎖にのみ取込んで全タンパク質についてか、又は、α−NH2及びリシン由来のNH2基の両方が標識づけされることになるペプチド混合物について実施することができる。アルギニンは反応しないことから、これもまた、Arg含有ペプチド及びLys含有ペプチドの間の識別を行なうための方法を提供する。第一級アミノ基は、例えばアセチルN−ヒドロキシスクシンイミド(ANHS)で容易にアシル化される。それによって、1つのサンプルは、通常のANHSでアセチル化され得、一方第2のサンプルは、13CH3CO−NHS又はCD3CO−NHSのいずれかでアシル化され得る。全てのリシンのε−NH2基はこの要領で、ペプチドのアミノ末端に加えて誘導体化される。さらにその他の標識づけ方法としては、ヒドロキシ基及びアミンを内含する官能基のさほど特異的でない標識づけのために使用することができるトリメチルクロロシラン及びヒドロキシル基をアセチル化するのに使用可能である無水酢酸がある。 Differential isotope incorporation can also be obtained with a number of labeling procedures based on known chemical reactions that can be performed at the protein or peptide level. For example, the protein produces homoarginine lysine position preceding each thereby to convert the NH 2 group in guanidinium group can be varied by Guajiniru reaction with O- methylisourea. Proteins from the first sample can be reacted with reagents with natural isotopes, and proteins from the second sample can be reacted with reagents with rare isotopes. The peptides could also be modified by Schiff base formation with deuterated acetaldehyde followed by reduction with normal or deuterated sodium borohydride. This reaction, known to proceed under mild conditions, can lead to the incorporation of a predictable number of deuterium atoms. The peptide will be modified either at the α-NH 2 -group or the ε-NH 2 group of lysine or both. Similar changes can be made with deuterated formaldehyde, followed by reduction with deuterated NaBD 4 , which will produce a methylated version of the amino group. The reaction with formaldehyde is carried out on the whole protein with deuterium incorporated only into the lysine side chain or on a peptide mixture that will be labeled with both α-NH 2 and NH 2 groups from lysine. be able to. Since arginine does not react, this also provides a way to make a distinction between Arg-containing peptides and Lys-containing peptides. Primary amino groups are readily acylated, for example with acetyl N-hydroxysuccinimide (ANHS). Thereby, one sample can be acetylated with normal ANHS, while the second sample can be acylated with either 13 CH 3 CO—NHS or CD 3 CO—NHS. All lysine ε-NH 2 groups are derivatized in this manner in addition to the amino terminus of the peptide. Still other labeling methods include trimethylchlorosilane, which can be used for less specific labeling of hydroxyl and amine containing functional groups, and anhydrous anhydrides that can be used to acetylate hydroxyl groups. There is acetic acid.

さらにもう1つのアプローチでは、一次アミノ酸は、重ペプチドと軽ペプチドを5amu、6amu、7amu、8amuさらにはより大きな質量差で区別することを可能にする化学基で標識づけされる。かかる化合物の例は、例16で言及されている。代替的には、ディファレンシャル同位体標識づけは、5amu以上、6amu、7amu、8amu以上さらにはそれより大きい質量差で重及び軽変異体を区別できるようにする、ペプチドのカルボキシ末端で実施される。本発明の方法は、サンプル内に存在しうるタンパク質タイプを予め知っていることを必要としないため、検査対象サンプル内に存在する既知及び未知の両方のタンパク質の相対量を決定するのに使用することができる。   In yet another approach, the primary amino acids are labeled with chemical groups that allow the heavy and light peptides to be distinguished by 5amu, 6amu, 7amu, 8amu and even greater mass differences. Examples of such compounds are mentioned in Example 16. Alternatively, differential isotope labeling is performed at the carboxy terminus of the peptide, allowing heavy and light variants to be distinguished by a mass difference of 5 amu or more, 6 amu, 7 amu, 8 amu or more and even greater. The method of the present invention does not require prior knowledge of the protein types that may be present in the sample and is therefore used to determine the relative amounts of both known and unknown proteins present in the sample under test. be able to.

少なくとも2つのサンプル中で少なくとも1つのタンパク質の相対量を決定するために本発明において提供されている方法は、細胞、組織又は生体液(例えば乳頭吸引液、唾液、精液、脳脊髄液、尿、血清、血漿、滑液)、器官及び/又は全生体の中のタンパク質レベルを比較するのに広く応用できる。かかる比較には、例えば病的な及び非病的な、ストレスの加わった及び加わっていない、薬物処置された及びされていない、良性及び悪性、粘着性及び非粘着性、感染した及び未感染の、形質変換された及びされていない亜細胞フラクション、細胞、組織、体液、器官及び/又は全体の評価、が組み込まれている。この方法は同様に、異なる刺激にさらされた又は異なる発達工程にあるか又は1以上の遺伝子が沈殿化されているか又は過剰発現されている状態にあるか又は1以上の遺伝子がノックアウトされた状態にある亜細胞フラクション、細胞、組織、体液、生体、全生体におけるタンパク質レベルを比較できるようにもしている。   The methods provided in the present invention for determining the relative amount of at least one protein in at least two samples include cells, tissues or biological fluids (eg, nipple aspirate, saliva, semen, cerebrospinal fluid, urine, (Sera, plasma, synovial fluid), organs and / or can be widely applied to compare protein levels in the whole organism. Such comparisons include, for example, pathological and non-pathological, stressed and unstressed, drug-treated and not, benign and malignant, sticky and non-sticky, infected and uninfected Incorporated, subcellular fractions, transformed and untransformed, cells, tissues, body fluids, organs and / or whole assessments. This method can also be applied to different stimuli or in different developmental processes, or one or more genes are precipitating or overexpressed, or one or more genes are knocked out It is also possible to compare protein levels in subcellular fractions, cells, tissues, body fluids, living organisms, and whole organisms.

もう1つの実施態様においては、本願に記述されている方法は、同様に、(例えばガン、神経変性疾患、炎症、循環器疾患、ウイルス感染、細菌感染、真菌感染又はその他のあらゆる疾病などの)病的状態を表わす特異的タンパク質セット又は1以上のタンパク質マーカーの発現の有無又はそのレベルの変動の検出のための診断検定においても利用することができる。特異的利用分野としては、転移性ガン及び侵襲性ガンにおいて存在する標的タンパク質の同定、トランスジェニックマウスにおけるタンパク質のディファレンシャル発現、病的組織におけるアップレギュレート又はダウンレギュレートされているタンパク質の同定、代謝シフトといったような生理学的変化を伴う細胞における細胞内変化の同定、ガンにおけるバイオマーカーの同定、シグナリング経路の同定が含まれる。   In another embodiment, the methods described herein are similarly (eg, cancer, neurodegenerative disease, inflammation, cardiovascular disease, viral infection, bacterial infection, fungal infection or any other disease). It can also be used in diagnostic assays for the detection of the presence or absence of expression of specific protein sets or one or more protein markers that are indicative of a pathological condition. Specific fields of use include identification of target proteins present in metastatic and invasive cancers, differential expression of proteins in transgenic mice, identification of up- or down-regulated proteins in diseased tissues, metabolism Identification of intracellular changes in cells with physiological changes such as shifts, identification of biomarkers in cancer, identification of signaling pathways.

異なるサンプル中の大きいタンパク質セットの定量分析を、フラグを立てたペプチド及び同定ペプチドの両方を用いて実施することができる。標準的な例においては、メチオニン又はシステイン又はヒスチジン又はこれらのアミノ酸のうちの2つの組合せの改変に基づくフラグを立てたペプチドが使用されることになる。もう1つの標準的例では、アミノ末端ペプチド又はカルボキシ末端ペプチドに基づく同定ペプチドが使用される。さらに、本発明は、タンパク質の修飾状態のプロテオーム全体の定性及び定量分析を達成するために使用することができる。例えば、複数の信号翻訳経路において、タンパク質の中に存在するセリン、トレオニン及びチロシン残基は往々にしてリン酸化された状態となる。1つの特定の実施態様においては、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドは、ホスホ−アミノ酸の存在に基づいて選択されたフラグを立てたペプチドである。重及び軽フラグを立てたペプチドの相対的存在度の比較により、タンパク質を含む2つのサンプル内のリン酸化されたタンパク質の相対的存在度を比較することが可能となる。さらにもう1つの実施態様においては、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドは、ホスホセリン及び/又はホスホトレオニン又はホスホチロシンの存在に基づいて選択されるフラグを立てたペプチドである。さらにもう1つの実施態様においては、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドは、ε−N−アセチル化リシン含有ペプチドの存在に基づいて選択されたフラグを立てたペプチドである。さらにもう1つの実施態様においては、ディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドは、グリコシル基の存在に基づいて選択されたフラグを立てたペプチドである。   Quantitative analysis of large protein sets in different samples can be performed using both flagged and identified peptides. In a standard example, a flagged peptide based on modification of methionine or cysteine or histidine or a combination of two of these amino acids will be used. In another standard example, identification peptides based on amino-terminal or carboxy-terminal peptides are used. Furthermore, the present invention can be used to achieve qualitative and quantitative analysis of the entire proteome of the protein modification state. For example, in multiple signal translation pathways, serine, threonine, and tyrosine residues present in proteins are often phosphorylated. In one specific embodiment, the differentially isotopically flagged peptide is a flagged peptide selected based on the presence of phospho-amino acids. Comparison of the relative abundance of peptides that are flagged heavy and light makes it possible to compare the relative abundance of phosphorylated proteins in two samples containing proteins. In yet another embodiment, the differentially isotopically labeled flagged peptide is a flagged peptide selected based on the presence of phosphoserine and / or phosphothreonine or phosphotyrosine. In yet another embodiment, the differentially isotope-labeled flagged peptide is a flagged peptide selected based on the presence of an ε-N-acetylated lysine-containing peptide. In yet another embodiment, the differentially isotopically flagged peptide is a flagged peptide selected based on the presence of a glycosyl group.

本発明はさらに、タンパク質を含む単一のサンプル中の1以上のタンパク質の量を定量化するための方法を提供している。この方法は、
(a)タンパク質ペプチド混合物を調製する工程;(b)基準ペプチド同位体から識別可能な同位体で標識づけされた合成基準ペプチドを既知の量だけ混合物に添加し、それによって前記合成基準ペプチド及び前記基準ペプチド対応物が工程(d)で改変されることになる工程;(c)クロマトグラフィーによって混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(d)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させる工程、及び(e)クロマトグラフィーによって各フラクションからのフラグを立てたペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(c)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(f)フラグを立てたペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(g)合成基準ペプチドのピーク高さを基準ペプチドと比較することによってサンプル中に存在するタンパク質の量を決定する工程を含む。
The invention further provides a method for quantifying the amount of one or more proteins in a single sample containing the protein. This method
(A) preparing a protein-peptide mixture; (b) adding a known amount of a synthetic reference peptide labeled with an isotope distinguishable from a reference peptide isotope to the mixture, whereby said synthetic reference peptide and said A step wherein the reference peptide counterpart is to be modified in step (d); (c) separating the mixture into peptide fractions by chromatography; (d) of at least one of the peptides in each fraction; Chemically or enzymatically or chemically and enzymatically modifying at least one amino acid; and (e) isolating flagged peptides from each fraction by chromatography comprising the steps of: Wherein is carried out in the same type of chromatography as in step (c); Comprising the step of determining the amount of protein present in the sample by comparison with (g) a reference peptide peak heights of the synthetic reference peptides;) carrying out the analysis by mass spectrometry of the peptides flagged process.

同じ方法を逆転モード作用で適用することができ、ここでこの方法は、(a)タンパク質ペプチド混合物を調製する工程;(b)基準ペプチド同位体から識別可能な同位体で標識づけされた合成基準ペプチドを既知の量だけ混合物に添加し、それによって前記合成基準ペプチド及び前記基準ペプチド対応物が工程(d)で改変されることになる工程;(c)クロマトグラフィーによって混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(d)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に又は酵素的又は化学的かつ酵素的に改変させる工程、及び(e)クロマトグラフィーによって各フラクションからの同定ペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(c)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(f)同定ペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(g)合成基準ペプチドのピーク高さを基準ペプチドと比較することによってサンプル中に存在するタンパク質の量を計算する工程を含む。   The same method can be applied in reverse mode action, where the method comprises: (a) preparing a protein peptide mixture; (b) a synthetic standard labeled with an isotope distinguishable from a reference peptide isotope. Adding a known amount of peptide to the mixture, whereby the synthetic reference peptide and the reference peptide counterpart will be modified in step (d); (c) separating the mixture into peptide fractions by chromatography (D) chemically or enzymatically or chemically and enzymatically modifying at least one amino acid of most of the peptides in each fraction; and (e) each fraction by chromatography. Isolating the identified peptide from, wherein the chromatography is the same as in step (c) (F) performing a mass spectrometric analysis of the identified peptide; (g) a protein present in the sample by comparing the peak height of the synthetic reference peptide with the reference peptide Calculating the amount of.

上述のように、同じ方法を前処理工程と組合せた形で用いることができるということは明白である。該方法は、工程(c)及び(e)におけるクロマトグラフィー分離が同一であるか又は実質的に類似している場合にも適用可能である。   As mentioned above, it is clear that the same method can be used in combination with a pretreatment step. The method is also applicable when the chromatographic separation in steps (c) and (e) is the same or substantially similar.

「基準ペプチド」は、本願では、その親タンパク質を明白に同定するのに充分な配列及び/又は質量を有するペプチドである。基準ペプチドの当量のペプチド合成は、容易であることが好ましい。明確さを期して、本願で使用されている基準ペプチドは、それが代表するタンパク質の中で見られるような未変性ペプチドであり、一方本願で用いられる合成基準ペプチドというのは、同じペプチドの合成対応物である。かかる合成基準ペプチドは、ペプチド合成によって適切に産生されるが、組換えによって産生することもできる。組換え型産生は、当該技術分野において広く利用可能であるように、多数のベクター及び宿主で得ることができる。基準ペプチドは、好ましくは、質量分析法において充分にイオン化する。充分にイオン化する基準ペプチドの制限的意味のない例としては、アルギニンを含有する基準ペプチドがある。好ましくは、基準ペプチドは同様に、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドとして容易に単離できる。後者の好ましい実施態様においては、基準ペプチドは同時にフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドでもある。   A “reference peptide” is herein a peptide having sufficient sequence and / or mass to unambiguously identify its parent protein. Peptide synthesis equivalent to the reference peptide is preferably easy. For clarity, the reference peptide used in this application is the native peptide as found in the protein it represents, while the synthetic reference peptide used in this application is the synthesis of the same peptide. It is a counterpart. Such synthetic reference peptides are suitably produced by peptide synthesis, but can also be produced recombinantly. Recombinant production can be obtained in a number of vectors and hosts, as is widely available in the art. The reference peptide is preferably fully ionized in mass spectrometry. A non-limiting example of a reference peptide that fully ionizes is a reference peptide containing arginine. Preferably, the reference peptide can also be readily isolated as a flagged peptide or an identified peptide. In the latter preferred embodiment, the reference peptide is also a flagged peptide or an identifying peptide.

基準ペプチド及びその合成基準ペプチド対応物は、化学的に非常に類似しており、クロマトグラフィーにより同じ形で分離し、かつ同じ要領でイオン化する。しかしながら、基準ペプチド及びその合成基準ペプチド対応物は、ディファレンシャルに同位体で標識づけされている。したがって、基準ペプチドが同じくフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドである好ましい実施態様においては、基準ペプチド及びその合成基準ぺプチド対応物は類似の要領で改変され、一次ラン及び二次ランそして場合によっては三次ランの同じフラクション内で単離される。しかしながら、基準ペプチド及びその合成基準ペプチドは、質量分析計といったような分析装置に供給された時点で、軽及び重ペプチドへと分離する。重ペプチドは、取込まれた選択された重同位体の重量がさらに重いことから、わずかに高い質量をもつ。   The reference peptide and its synthetic reference peptide counterpart are chemically very similar and are separated in the same manner by chromatography and ionized in the same manner. However, the reference peptide and its synthetic reference peptide counterpart are differentially labeled with isotopes. Thus, in a preferred embodiment where the reference peptide is also a flagged peptide or an identification peptide, the reference peptide and its synthetic reference peptide counterparts are modified in a similar manner, primary and secondary runs and possibly Isolated in the same fraction of the tertiary run. However, the reference peptide and its synthetic reference peptide are separated into light and heavy peptides when supplied to an analyzer such as a mass spectrometer. The heavy peptide has a slightly higher mass due to the greater weight of the selected heavy isotope incorporated.

基準ペプチドとその合成基準ペプチドの間のこの非常に小さい質量差のため、両方のペプチドは、質量分析において認識可能な密に離隔した2つのピークとして現われることになる。ピーク高さ又はピーク強度間の比率を計算することができ、これらは、合成基準ペプチドの量に対する基準ペプチドの量の比を決定する。タンパク質ペプチド混合物には既知の絶対量の合成基準ペプチドが添加されることから、基準ペプチドの量を容易に計算することができ、タンパク質を含むサンプル中の対応するタンパク質の量を計算することができる。   Because of this very small mass difference between the reference peptide and its synthetic reference peptide, both peptides will appear as two closely spaced peaks that are recognizable in mass spectrometry. The ratio between peak height or peak intensity can be calculated, which determines the ratio of the amount of reference peptide to the amount of synthetic reference peptide. Since a known absolute amount of a synthetic reference peptide is added to the protein peptide mixture, the amount of the reference peptide can be easily calculated and the amount of the corresponding protein in the sample containing the protein can be calculated .

基準ペプチド及びその合成基準ペプチドをディファレンシャルに同位体で標識づけするいくつかの方法が、当該技術分野において知られている。第1のアプローチでは、基準ペプチドは、稀少同位体を担持し、合成対応物は天然同位体を担持する。このアプローチでは、合成基準ペプチドは、大規模調製物中のその天然同位体と、合成基準ペプチドを化学的に効率良く合成することができる。基準ペプチドを稀少同位体で標識づけするためには、稀少同位体でペプチドを示唆的に同位体で標識づけするための上述の方法のうちのいずれでも応用することができる(インビボ 標識づけ、酵素標識づけ、化学的標識づけなど)。インビボ 標識づけの1例としては、市販の重水素化されたメチオニンCH3−SCD2−CD2−CH−(NH2)−COOHを取込み、合計ペプチド質量に4amuを付加するというものがある。代替的には、合成基準ペプチドは、同じく重水素化アルギニンH2NC−(NH)−NH−(CD23−CD−(NH2)−COOH)を含有することもでき、こうして、合計ペプチド質量に7amuが加わることになる。当業者にとっては、その重水素化されたつまり15N又は13C態様が存在する全てのアミノ酸をこのプロトコルで考慮することができる、ということは明確であるはずである。このアプローチのもう1つの例として、H2 18Oの存在下でトリプシンを用いてタンパク質を含むサンプルをタンパク質分解するというものがあるが、その他の数多くの方法を使用することができる。それによって、好ましい実施態様においては、1つのサンプル内の少なくとも1つのタンパク質の定量分析は、a)ペプチドが稀少同位体(例えば重同位体)を担持しているタンパク質ペプチド混合物を調製する工程;b)このタンパク質ペプチド混合物に対し、天然同位体(例えば軽同位体)を担持する合成基準ペプチドを添加する工程;c)合成基準ペプチドを同じく含有するタンパク質ペプチド混合物を一次クロマトグラフィー分離によってフラクションに分離する工程;d)少なくともこの基準ペプチド及びその合成基準ぺプチド対応物を化学的及び/又は酵素的に改変する工程;e)二次クロマトグラフィー分離によってフラグを立てた基準ペプチド及びフラグを立てた合成基準ペプチドを単離する工程;f)合成基準ペプチドに対する基準ペプチドのピーク高さの比率を質量分析法によって決定する工程及びg)タンパク質を含むサンプル内で、基準ペプチドにより代表されるタンパク質の量を計算する工程を含む。 Several methods are known in the art for differentially isotopically labeling a reference peptide and its synthetic reference peptide. In the first approach, the reference peptide carries rare isotopes and the synthetic counterpart carries natural isotopes. In this approach, a synthetic reference peptide can be chemically efficiently synthesized with its natural isotopes in large-scale preparations and a synthetic reference peptide. To label a reference peptide with a rare isotope, any of the methods described above for suggestively labeling a peptide with a rare isotope can be applied (in vivo labeling, enzyme Labeling, chemical labeling, etc.). One example of in vivo labeling is the incorporation of commercially available deuterated methionine CH 3 —SCD 2 —CD 2 —CH— (NH 2 ) —COOH, adding 4 amu to the total peptide mass. Alternatively, synthetic reference peptides could also be similarly contain deuterated arginine H 2 NC- (NH) -NH- ( CD 2) 3 -CD- (NH 2) -COOH), thus, the total 7 amu is added to the peptide mass. It should be clear to the person skilled in the art that all amino acids whose deuterated or 15 N or 13 C embodiment is present can be considered in this protocol. Another example of this approach is to proteolyze samples containing proteins with trypsin in the presence of H 2 18 O, but many other methods can be used. Thereby, in a preferred embodiment, the quantitative analysis of at least one protein in one sample comprises the steps of: a) preparing a protein peptide mixture in which the peptide carries a rare isotope (eg heavy isotope); b ) Adding a synthetic reference peptide carrying a natural isotope (for example, a light isotope) to this protein peptide mixture; c) separating the protein peptide mixture that also contains the synthetic reference peptide into fractions by primary chromatographic separation D) chemically and / or enzymatically modifying at least this reference peptide and its synthetic reference peptide counterpart; e) a reference peptide flagged by secondary chromatographic separation and a flagged synthesis reference. Isolating the peptide; f) a synthetic reference peptide The ratio of the peak height of the reference peptide in a sample comprising the steps and g) proteins determined by mass spectrometry which comprises the step of calculating the amount of protein is represented by the reference peptide.

もう1つの好ましい実施態様においては、基準ペプチドは、同時に同定ペプチドでもある。このアプローチにも上述の方法を同等にうまく適用することができるが、工程d)において、基準ペプチド及びその合成基準ペプチドは未改変のままにとどまることになり、工程e)では、(基準ペプチド及びその合成基準ペプチドを内含する)同定ペプチドは単離される。   In another preferred embodiment, the reference peptide is also an identifying peptide at the same time. The above method can be equally well applied to this approach, but in step d) the reference peptide and its synthetic reference peptide will remain unmodified, and in step e) (reference peptide and The identified peptide (including its synthetic reference peptide) is isolated.

もう1つの好ましい実施態様においては、1つの単一サンプル中の少なくとも1つのタンパク質の定量的決定は、前記H2 18O中のタンパク質混合物をトリプシンでペプチドへと消化させる工程;b)天然同位体を担持する少なくとも1つの合成基準ペプチドを既知の量だけ、結果として得られたタンパク質ペプチド混合物に添加する工程;c)一次クロマトグラフィー分離においてタンパク質ペプチド混合物をフラクション化する工程;d)1以上の特異的アミノ酸上で各フラクションを化学的及び/又は酵素的に改変させる工程(タンパク質ペプチド混合物及び特異的アミノ酸を含有する合成基準ペプチドからの両方のペプチドが改変されることになる);e)第2のクロマトグラフィー分離によってフラグを立てたペプチドを単離させる工程(これらのフラグを立てたペプチドは、生体基準ペプチド及びその合成基準ペプチド対応物の両方を含む);f)フラグを立てたペプチドを質量分析により分析し、基準ペプチド及びその合成基準ぺプチド対応物の相対量を決定する工程を含む。ここでもまた、同時に同定ペプチドでもある基準ペプチドで類似のアプローチに従うことができる。 In another preferred embodiment, the quantitative determination of at least one protein in one single sample comprises digesting the protein mixture in said H 2 18 O into peptides with trypsin; b) natural isotopes Adding at least one synthetic reference peptide bearing a known amount to the resulting protein peptide mixture; c) fractionating the protein peptide mixture in a primary chromatographic separation; d) one or more specificities Chemically and / or enzymatically modifying each fraction on a specific amino acid (both peptides from a protein-peptide mixture and a synthetic reference peptide containing specific amino acids will be modified); e) second Isolate flagged peptides by chromatographic separation of Steps (these flagged peptides include both biological reference peptides and their synthetic reference peptide counterparts); f) the flagged peptides are analyzed by mass spectrometry to correspond to the reference peptides and their synthetic reference peptides Determining the relative amount of the object. Again, a similar approach can be followed with a reference peptide that is also an identified peptide.

同様に、上述の方法は、基準ペプチドをNIPで標識づけしその合成基準ペプチド対応物を稀少同位体で標識づけする1つのモードで応用することもできる。   Similarly, the method described above can be applied in one mode in which a reference peptide is labeled with NIP and its synthetic reference peptide counterpart is labeled with a rare isotope.

タンパク質を含むサンプル中のタンパク質の量を定量化するための本発明の上述の方法は、サンプル中の1個から最高数百個までのタンパク質を定量化するために使用することができる。全てのタンパク質が定量されるためには、少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の基準ペプチドが必要である。特定の1実施態様においては、各々の合成基準ペプチドが、その基準ペプチド対応物の予想量と等モルの量で添加される。   The above-described methods of the present invention for quantifying the amount of protein in a sample containing protein can be used to quantify from 1 to up to several hundred proteins in the sample. In order for all proteins to be quantified, at least one, preferably two or more reference peptides are required. In one particular embodiment, each synthetic reference peptide is added in an amount equimolar to the expected amount of its reference peptide counterpart.

タンパク質を含むサンプル内で少なくとも1つのタンパク質を定量化するために本発明で提供されている方法は、異なる利点をもつタンパク質を定量化するために広く応用することができる。例えば、本発明を用いることにより、1つのサンプル中で1以上のタンパク質のレベルを決定する診断検定を開発することができる。   The methods provided in the present invention for quantifying at least one protein in a sample containing proteins can be widely applied to quantitate proteins with different advantages. For example, the present invention can be used to develop diagnostic assays that determine the level of one or more proteins in a sample.

もう1つの例においては、サンプル中の特定のタンパク質の特異的な既知のスプライス変異体を定量化するために、基準ペプチドを使用することができる。特異的タンパク質から特定のスプライス変異体が知られており、このスプライス変異体が検出されることを目的としている場合には、特定のタンパク質のこのスプライス変異体とのみ対応する合成基準ペプチドを合成することができる。実際には、エキソンスキッピングのために新しい接合部が形成されることが多く、それによって、親タンパク質内には発生せずスプライス変異体の中でのみ発生する特異的基準ペプチドを選択することができる。しかしながら、数多くのケースで、問題のスプライス変異体と親タンパク質を識別するために2つ以上の基準ペプチドを選択することが勧められる。同様に、同じ細胞又は組織内で親タンパク質と合わせて特定のスプライス変異体が発現され、それによって両方がそのサンプル中に存在することも一般的である。往々にして、特定のスプライス変異体及び親タンパク質の発現レベルは異なっている。基準ペプチド間の検出及び存在度を用いて、スプライス変異体とその親タンパク質の間の発現レベルを計算することができる。さらにもう1つの例では、薬物が1つの細胞内の特定のタンパク質の発現に大きな影響を及ぼしうるということが周知である。現方法では、異なる実験条件下で1つの又は一組の問題のタンパク質の量を正確に測定することが可能である。したがって、ゲノム利用といったような等価の技術を、ファルマコプロテオミクス及びトキシコプロテオミクスを含めたタンパク質レベルで応用することができる。疾病の遺伝子マーカーはヒトゲノムの配列決定と共に著しく注目を集めてきたが、数多くの状況において、タンパク質マーカーがより有用である。例えば、タンパク質疾病マーカーを表わす基準ペプチドに基づく診断検定を、基本的に、問題のあらゆる疾病について開発することができる。最も適切にも、かかる疾病マーカーは、細胞、組織又は器官サンプル又は例えば血球、血漿、血清、尿、精液、唾液、乳頭吸引流体、滑液又は脳脊髄液を含む体液の中で定量化することができる。このとき、本発明に従って、タンパク質疾病マーカー用の基準ペプチドを、その患者の疾病が急速に進行しているか又は緩慢に進行しているか、患者が或る種の疾病を発生させる確率が高いか否かを監視するため、さらには治療の効力を監視するために使用することができる。実際、SNPといったような遺伝子マーカーとは対照的に、特異的疾病を表わすタンパク質疾病マーカーのレベルは、疾病の変調又は進行に応答して急速に変化しうる。タンパク質疾病マーカー用の基準ペプチドは例えば、本発明に従って、例えばガン、肥満、糖尿病、ぜんそく及び炎症、うつ病、そう病、パニック障害及び統合失調症を含めた精神神経疾患といったような複雑な遺伝子疾患の診断の改善のために使用することもできる。これらの疾患の多くは、多数の細胞及び生化学経路及び事象に反映される複雑な事象に起因して発生する。したがって、数多くのタンパク質マーカーは、これらの疾病と相関関係をもつことが判明するかもしれない。本発明は、1個から数百個のタンパク質マーカーを同時に追跡することを可能にする。本発明を用いたタンパク質マーカーの同定及び相対的及び絶対的定量化の可能性は、より正確な診断上の下位分類を導くことができると思われる。   In another example, a reference peptide can be used to quantify specific known splice variants of a particular protein in a sample. If a specific splice variant is known from a specific protein and the purpose is to detect this splice variant, then a synthetic reference peptide corresponding only to this splice variant of the specific protein is synthesized. be able to. In practice, new junctions are often formed due to exon skipping, thereby allowing selection of specific reference peptides that do not occur in the parent protein but only occur in the splice variant. . However, in many cases, it is recommended to select more than one reference peptide to distinguish the splice variant in question from the parent protein. Similarly, it is common for a particular splice variant to be expressed in conjunction with the parent protein in the same cell or tissue, so that both are present in the sample. Often the expression levels of a particular splice variant and the parent protein are different. Using the detection and abundance between the reference peptides, the expression level between the splice variant and its parent protein can be calculated. In yet another example, it is well known that drugs can greatly affect the expression of specific proteins within a single cell. With current methods, it is possible to accurately measure the amount of a protein or protein of interest under different experimental conditions. Therefore, equivalent techniques such as genome utilization can be applied at the protein level including pharmacoproteomics and toxicoproteomics. While genetic markers of disease have received significant attention along with human genome sequencing, protein markers are more useful in many situations. For example, diagnostic assays based on reference peptides representing protein disease markers can be developed for essentially any disease in question. Most suitably, such disease markers are quantified in a cell, tissue or organ sample or body fluid including, for example, blood cells, plasma, serum, urine, semen, saliva, nipple aspirate fluid, synovial fluid or cerebrospinal fluid. Can do. At this time, according to the present invention, a reference peptide for a protein disease marker is used to determine whether the patient's disease is progressing rapidly or slowly, or whether the patient has a high probability of developing a certain disease. Can be used to monitor and even to monitor the efficacy of treatment. Indeed, in contrast to genetic markers such as SNPs, the level of protein disease markers representing specific diseases can change rapidly in response to disease modulation or progression. Reference peptides for protein disease markers, for example, according to the present invention, complex genetic diseases such as neuropsychiatric disorders including, for example, cancer, obesity, diabetes, asthma and inflammation, depression, depression, panic disorder and schizophrenia It can also be used to improve the diagnosis. Many of these diseases arise due to complex events reflected in numerous cellular and biochemical pathways and events. Thus, a number of protein markers may prove to correlate with these diseases. The present invention allows one to several hundred protein markers to be tracked simultaneously. The possibility of protein marker identification and relative and absolute quantification using the present invention could lead to a more accurate diagnostic subclassification.

もう1つの実施態様においては、本発明は、本発明の方法を実施することができるペプチドソーター装置に向けられている。本願で記述するように、タンパク質ペプチド混合物又は複合ペプチド混合物を分析するための方法は、混合物をフラクションに分ける完全タンパク質ペプチド混合物を用いた一次クロマトグラフィー工程及びフラクション中のペプチド内に存在する少なくとも1つの特異的アミノ酸の化学的及び/又は酵素的改変の後に実施される第2のクロマトグラフィー工程という2つの連続したクロマトグラフィー工程が含まれる可能性がある。本願で記述する通り、「ペプチドソーター」という語は、本発明に従った非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを効率良く分離するか又は、代替的に本発明に従った改変されたペプチドから同定ペプチドを効率良く分離する装置を意味する。好ましい態様においては、第2のランの間に(i)非改変ペプチドがそのもとの溶出時間にとどまりフラグを立てたペプチドが誘発されて溶出時間のシフトを受けるか又は(ii)逆転モードで、同定ペプチドがそのもとの溶出時間にとどまり、改変されたペプチドのバルクが誘発されて溶出時間のシフトを受けるような形で、同一又は非常に類似したクロマトグラフィー条件が2つのクロマトグラフィー工程において使用される。本願で記述されているように、ペプチドソーターは特に、ラン1の後に得られるフラクションのプール及び第2のクロマトグラフィー工程(例えばフラグを立てたペプチドが非改変ペプチドから分離される工程か又は代替的にはラン1のフラクションの各々からのフラグを立てたペプチド(又は同定ペプチド)の単離加速させるため同定ペプチドか改変されたペプチドから分離される工程)の最適な組織を意味する。   In another embodiment, the present invention is directed to a peptide sorter apparatus capable of performing the method of the present invention. As described herein, a method for analyzing a protein peptide mixture or a complex peptide mixture includes a primary chromatography step using a complete protein peptide mixture that separates the mixture into fractions and at least one of the peptides present in the fractions. Two consecutive chromatographic steps may be included, a second chromatographic step performed after chemical and / or enzymatic modification of specific amino acids. As described herein, the term “peptide sorter” is used to efficiently separate a flagged peptide from an unmodified peptide according to the present invention or alternatively identified from a modified peptide according to the present invention. An apparatus that efficiently separates peptides. In a preferred embodiment, during the second run, (i) the unmodified peptide stays at its original elution time and the flagged peptide is induced to undergo a shift in elution time or (ii) in reverse mode The same or very similar chromatographic conditions in the two chromatographic steps, such that the identified peptide stays in its original elution time and the modified peptide bulk is induced to undergo a shift in elution time. used. As described herein, the peptide sorter is particularly suitable for a pool of fractions obtained after run 1 and a second chromatographic step (e.g. a step where flagged peptides are separated from unmodified peptides or alternatively Means the optimal organization of the flagged peptide (or identified peptide) from each of the fractions of run 1 to be separated from the identified or modified peptide to accelerate the isolation.

タンパク質ペプチド混合物から単離されたフラグを立てたペプチドを単離し同定するための1つのアプローチは、一次クロマトグラフィー分離から全てのフラクションを独立して回収し、フラクションの各々の中で化学的及び/又は酵素的改変を実施し、同じクロマトグラフィー条件内でかつ同じ又は実質的に類似したカラム上で独立して全てのフラクションを再度ランさせることにある。実質的には、各々の独立して実行された二次ランのフラグを立てたペプチドは回収され、質量分析計といったような分析計器に渡される。しかしながら、かかるアプローチには、多大なクロマトグラフィー時間を必要とし、質量分析計上で多くの作業時間を占める。クロマトグラフィー機器及び質量分析計の両方のより効率の良い経済的な使用を得るため、本発明は、異なるフラクションに由来するフラグを立てたペプチドの間及び1つのフラクションからのフラグを立てたペプチドと1以上のその他のフラクションからの未改変ペプチドの間の溶出オーバラップを回避しながら一次クロマトグラフィー分離の複数のフラクションのプールを可能にするペプチドソーターの使用を提供し、また逆転モードでは、本発明は、異なるフラクションに由来する同定ペプチドの間及び1つのフラクションからの同定ペプチドと1以上のその他のフラクションからの改変されたペプチドの間の溶出オーバラップを回避しながら一次クロマトグラフィー分離の複数のフラクションのプールを可能にするペプチドソーターの使用を提供している。   One approach for isolating and identifying flagged peptides isolated from protein-peptide mixtures is to collect all fractions independently from the primary chromatographic separation, and chemically and / or within each of the fractions. Alternatively, an enzymatic modification is performed and all fractions are rerun independently, within the same chromatographic conditions and on the same or substantially similar column. In effect, each independently run secondary run flagged peptide is collected and passed to an analytical instrument such as a mass spectrometer. However, such an approach requires significant chromatographic time and occupies a lot of work time on a mass spectrometer. In order to obtain a more efficient and economical use of both chromatographic instruments and mass spectrometers, the present invention can be used between flagged peptides from different fractions and flagged peptides from one fraction. Provided is the use of a peptide sorter that allows pooling of multiple fractions of primary chromatographic separation while avoiding elution overlap between unmodified peptides from one or more other fractions, and in reverse mode, Multiple fractions of primary chromatographic separation while avoiding elution overlap between identified peptides from different fractions and between identified peptides from one fraction and modified peptides from one or more other fractions Peptide Sorter that enables pooling There is provided the use.

ペプチドをソートするためのシステムの一般的原理は、以下のように例示することができる。一次クロマトグラフィー 工程から得られた各々のフラクションにおいて、フラグを立てたペプチドは、未改変ペプチドとは全く異なる形で溶出する。フラグを立てたペプチド内のアミノ酸(単複)の改変が、δminの下限とδmaxの上限でのフラグを立てたペプチドの溶出のシフトを誘発する場合には、一次クロマトグラフィーラン(w1)から単離された各フラクションの溶出ウインドウはδminに等しいものであり得るが、好ましくは1つのフラクション内の最大数のフラグを立てたペプチド及び未改変ペプチドの全く異なる溶出を可能にするためδmin/2以下である。一次ランは、ここでは時間t3〜t4の間にあるウインドウw1と呼ばれるフラクションに分割される。制限的な意味のない例において、w1は1分とされる(図1A)。ペプチドがその改変された誘導体へと変換されることに起因するクロマトグラフィーシフトの一例が図1Bに表わされている。それによって、この概念は、t3〜t4の間で溶出する1分フラクションを任意に選定することにより、この概念が例示されている。改変されたこのフラクションからのペプチドは、δpとして表現される親水性シフト(各々の改変されたペプチドについてシフト)を示す。改変の効果は、選択されたフラクションから誘導された全てのペプチドについてつねに同一であることから、δpは全ての改変されたペプチドについて異なる値を示し、したがって2つの外部値:δminとδmaxの間で変動することになる(それによってδmin≦δp≦δmax)。t1及びt2をそれぞれソートされたフラグを立てたペプチドが溶出を開始及び停止する時間とし、t3及びt4を選択されたフラクションをとり囲む時刻とすると、δmin=t3−t2、δmax=t4−t1となる。それによって、ソートされたペプチドが中で溶出するウインドウ(w2)を、親水性シフト及び選択されたフラクションサイズ(w1)で表わすことができる。w2=t2−t1又はw2=δmax−δmin−w1〔数1〕。   The general principle of the system for sorting peptides can be illustrated as follows. In each fraction obtained from the primary chromatography step, the flagged peptide elutes in a completely different manner than the unmodified peptide. Isolated from the primary chromatographic run (w1) if alteration of the amino acid (s) in the flagged peptide induces a shift in the elution of the flagged peptide at the lower limit of δmin and the upper limit of δmax The elution window of each fraction made can be equal to δmin, but is preferably less than δmin / 2 to allow a completely different elution of the maximum number of flagged and unmodified peptides within a fraction. is there. The primary run is divided into fractions referred to here as window w1 between times t3 and t4. In a non-limiting example, w1 is 1 minute (FIG. 1A). An example of a chromatographic shift resulting from the conversion of a peptide into its modified derivative is depicted in FIG. 1B. Thereby, this concept is illustrated by arbitrarily selecting the 1 minute fraction eluting between t3 and t4. Peptides from this fraction modified show a hydrophilic shift (shift for each modified peptide) expressed as δp. Since the effect of the modification is always the same for all peptides derived from the selected fraction, δp shows a different value for all modified peptides, so between two external values: δmin and δmax Will fluctuate (thus δmin ≦ δp ≦ δmax). Let t1 and t2 be the time at which the sorted flagged peptides start and stop elution, and t3 and t4 be the time surrounding the selected fraction, δmin = t3-t2, δmax = t4-t1 Become. Thereby, the window (w2) in which the sorted peptides elute can be represented by the hydrophilicity shift and the selected fraction size (w1). w2 = t2−t1 or w2 = δmax−δmin−w1 (Equation 1).

一次ランの複数のフラクションが組合わされる(プールされる)場合には、プールされたフラクションでの第2のランの間、1つの選択されたフラクションからのソートされたフラグを立てたペプチドが、先行するフラクションの1つの未改変ペプチドと同時溶出しないことが重要である。このことは、図2に概略的に表わされている。それによって、t′1はt4から測定されて時間差w3のところで開始すべきである。二次ランの間に未改変ペプチドについてつねに幾分かの展延が認められることから、w3をゼロと考えるべきではない。このことはすなわち、次のフラクションの溶出時間であるt′3が次のように表現されることになるということを意味している:
t′3=t3+w1+w3+w2+δmin
又はt′3=t3+w1+w3+w2+δmax−w1−w2
又はt′3=t3+w3+δmax
又はt′3−t3=Δt=w3+δmax〔数2〕
If multiple fractions of the primary run are combined (pooled), during the second run in the pooled fraction, the peptides that have been flagged sorted from one selected fraction are: It is important not to co-elute with one unmodified peptide of the preceding fraction. This is schematically represented in FIG. Thereby t′1 should be measured from t4 and start at time difference w3. W3 should not be considered zero, as some spread is always observed for unmodified peptides during the secondary run. This means that the elution time of the next fraction, t'3, will be expressed as:
t′3 = t3 + w1 + w3 + w2 + δmin
Or t′3 = t3 + w1 + w3 + w2 + δmax−w1−w2
Or t′3 = t3 + w3 + δmax
Or t′3−t3 = Δt = w3 + δmax (Equation 2)

それによって好ましくはプールすることのできる2つの連続するフラクションの間の空間は、一定の与えられたフラクションの未改変ペプチドと次のフラクションのフラグを立てたペプチドの間の間隔どり及びδmaxによって決定される。それによって、δmax=7分でありw3=5分である場合には、二次ランのために優先的に組合せされ得る一次ランのフラクションは12分だけ離隔されている(例えばw1が1分に等しい場合、フラクション10、22、34など)。これらの値は、δmax及びδminが全勾配にわたり一定にとどまる場合にあてはまる。クロマトグラフィー条件に応じて、δp値はフラクション全体にわたりわずかに変動しうる。例えば、改変されたメチオニン−ペプチドについて親水性シフトが、より早い時点で溶出するより親水性の高いものに比べ、より疎水性の高いペプチドについてわずかに小さい、ということが観察された。TFA/アセトリニトリル系内では、この回帰は制限され、したがってこれを容易に補正することができる。しかしながら、その他のクロマトグラフィー条件では、この回帰はさらに顕著なものであり、したがって考慮に入れられる。したがって、(例18で示されているような)補正率λnが提供される。λnは、溶媒Bの濃度がConcBnとして示されている一定の与えられたフラクション(η)でのδpについての補正率である。λnとConcBnの間に線形相関が存在する場合には、これはλn=a、ConcBn+b〔数3〕として表わされることになる。例18で記述されているTFA/アセトニトリル系、C18RP−HPLCカラム及びメチオニンペプチドの酸化に起因する親水性フィルムを用いて、a=0.002及びb=1.002であることが見極められた。それによって、この例では、10%の溶媒Bを含有するフラクションについて、λ10=−0.002.10+1.002=1であり、50%の溶媒Bを含有するフラクションについて、λ50=−0.002・50+1.002=0.902である。このことはすなわち、10%の溶媒Bを伴うフラクションにおいてδmin=2分でδmax=7分であるとき、w2は7分−2分−1分=4分となるということを意味する。50%の溶媒Bを含有するフラクションの中での組合された又はプールされたモードでのw2についてのこの値は、w2c=7分・0.902−2分・0.902−1=3.51分となる。   The space between two consecutive fractions that can preferably be pooled thereby is determined by the spacing between the unmodified peptide of a given fraction and the flagged peptide of the next fraction and δmax. The Thereby, if δmax = 7 minutes and w3 = 5 minutes, the fractions of the primary run that can be preferentially combined for the secondary run are separated by 12 minutes (eg w1 is 1 minute) If equal, fractions 10, 22, 34, etc.). These values apply when δmax and δmin remain constant over the entire slope. Depending on the chromatographic conditions, the δp value can vary slightly across the fraction. For example, it was observed that the hydrophilicity shift for the modified methionine-peptide was slightly less for the more hydrophobic peptide compared to the more hydrophilic one eluting at an earlier time point. Within the TFA / acetonitrile system, this regression is limited and can therefore be easily corrected. However, for other chromatographic conditions, this regression is even more pronounced and is therefore taken into account. Accordingly, a correction factor λn (as shown in Example 18) is provided. λn is the correction factor for δp at a given fraction (η) where the concentration of solvent B is shown as ConcBn. If a linear correlation exists between λn and ConcBn, this will be expressed as λn = a, ConcBn + b [Equation 3]. Using the TFA / acetonitrile system described in Example 18, a C18RP-HPLC column and a hydrophilic film resulting from oxidation of the methionine peptide, it was determined that a = 0.002 and b = 1.002. Thus, in this example, for a fraction containing 10% solvent B, λ10 = −0.002.10 + 1.002 = 1, and for a fraction containing 50% solvent B, λ50 = −0.002. -50 + 1.002 = 0.902. This means that w2 is 7 minutes-2 minutes-1 minutes = 4 minutes when δmin = 2 minutes and δmax = 7 minutes in the fraction with 10% solvent B. This value for w2 in combined or pooled mode in fractions containing 50% solvent B is: w2c = 7 minutes.0.902-2 minutes.0.902-1 = 3. 51 minutes.

それによって、ソーティングシステムを調整するためには、δmax及びδminがそれぞれ早期溶出フラクション及び晩期溶出フラクションについて決定され、その後、早期フラクションからとられたδmax及び晩期FXからとられたδminとしてセットされる。それによってw2c:δmax.λ(早期フラクション)−δmin.λ(後期フラクション)−w1〔数4〕。   Thereby, to adjust the sorting system, δmax and δmin are determined for the early and late elution fractions, respectively, and then set as δmax taken from the early fraction and δmin taken from the late FX. As a result, w2c: δmax. λ (early fraction) −δmin. λ (late fraction) -w1 [Equation 4].

1つの例においては、
w2c=7分−1.8分−1分=4.2分
In one example,
w2c = 7 minutes-1.8 minutes-1 minute = 4.2 minutes

全ソーティングプロセス全体にわたり一定のw2c−値を使用した後、より優れたソーティング効率を達成するために、一次ランのフラクションを選択するために、δmax及びδminの回帰を使用することもできる。これは、溶媒Bの勾配の間にシフトが強い影響を受ける場合にあてはまる可能性がある。等式3の値a及びbがa=−0.02でb=1.2であり、δmin=2min、δmax=7minであると仮定すると、フラクション10(10%の溶媒B)でのシフトはδmax=7分及びw2=4分となる。δmax及びδminがラン中に影響を受けない場合には、次のフラクションは22分にあるはずである。しかしながら、等式3のa及びbについての値がa=−0.02及びb=1.2であると仮定すると、λ22=−0.02×22+1.2=0.776、δmax22=7×0.76=5.32分となる。また、t′3=10分+5分+5.32分=20.32分である。それによって、次のフラクションはこのときフラクション22に代ってフラクション21であり得、新しいλ21はこのときλ21=0.78、δmax×21=7×0.78=5.46=5.46分となる。それによってt′3は少なくとも時間10分+5分+5.46分=20.46分で考えることができる。選択された次のフラクションがフラクション21であるとすると、どの次のフラクションが先行するものと最も近く追従することになるかを再計算することが可能である。こは、フラクション31であり、これについてλ31は0.58、そしてδmax=4.06分となる。それによってt″3=21分+5分+4.06分=30.1分となる。同じ計算に従って、ここでλ39=0.42、δmax=2.94分であるフラクション39を内含することができる。それによってt″′3=31分+5分+2.94分=38.94分 等々である。ペプチドソーターの原理を例示するため、フラグを立てたペプチドについて1つの例が実施され、x/2に等しい溶出ウインドウw1でかつ回帰無しで(勾配全体を通して一定のシフトが仮定される)フラクションが単離される。タンパク質ペプチド混合物に由来する全てのペプチドの合計ラン1溶出ウインドウが20xに等しい場合には、x/2のウインドウを伴う40個のフラクション(第1のフラクション:0〜x/2;第2のフラクション:x/2〜x;第3のフラクション:x〜3x/2、…)が回収される。最も単純なアプローチでは、全てのフラクションは個別に化学的及び/又は酵素的なアミノ酸改変工程に付され、ペプチドは、ラン1に実質的に類似するクロマトグラフィー条件下でラン2に付される。ラン2はフラグを立てたペプチドを未改変ペプチドから分離する。クロマトグラフィー及び分析時間を制限するため、ラン1から得られたフラクションをプールすることにより手順を最適化してきた。プール作業は、改変反応に先立ち一次フラクションで実施でき、そうでなければ改変されたフラクションで実施することができる。改変されたフラクションは、本発明に従ってペプチドが化学的及び/又は酵素的な改変を受けてきたフラクションである。   After using a constant w2c-value throughout the entire sorting process, regression of δmax and δmin can also be used to select a fraction of the primary run to achieve better sorting efficiency. This may be true if the shift is strongly affected during the solvent B gradient. Assuming the values a and b in Equation 3 are a = −0.02 and b = 1.2, δmin = 2 min, δmax = 7 min, the shift in fraction 10 (10% solvent B) is δmax = 7 minutes and w2 = 4 minutes. If δmax and δmin are not affected during the run, the next fraction should be at 22 minutes. However, assuming that the values for a and b in Equation 3 are a = −0.02 and b = 1.2, λ22 = −0.02 × 22 + 1.2 = 0.766, δmax22 = 7 × 0.76 = 5.32 minutes. Also, t′3 = 10 minutes + 5 minutes + 5.32 minutes = 20.32 minutes. Thereby, the next fraction can now be fraction 21 instead of fraction 22 and the new λ21 is now λ21 = 0.78, δmax × 21 = 7 × 0.78 = 5.46 = 5.46 minutes It becomes. Thereby, t′3 can be considered at least 10 minutes + 5 minutes + 5.46 minutes = 2.46 minutes. If the next selected fraction is fraction 21, it is possible to recalculate which next fraction will most closely follow the preceding one. This is fraction 31, for which λ31 is 0.58 and δmax = 4.06 minutes. This results in t ″ 3 = 21 minutes + 5 minutes + 4.06 minutes = 30.1 minutes. According to the same calculation, it includes fraction 39 where λ39 = 0.42 and δmax = 2.94 minutes. So t ″ ′ 3 = 31 minutes + 5 minutes + 2.94 minutes = 38.94 minutes and so on. To illustrate the principle of the peptide sorter, an example was performed on a flagged peptide, with a simple fraction with an elution window w1 equal to x / 2 and no regression (assuming a constant shift throughout the gradient). Be released. If the total run 1 elution window of all peptides from the protein peptide mixture is equal to 20x, then 40 fractions with a window of x / 2 (first fraction: 0 to x / 2; second fraction : X / 2 to x; third fraction: x to 3x / 2, ...) is recovered. In the simplest approach, all fractions are individually subjected to chemical and / or enzymatic amino acid modification steps and the peptide is subjected to run 2 under chromatographic conditions substantially similar to run 1. Run 2 separates the flagged peptide from the unmodified peptide. To limit chromatography and analysis time, the procedure has been optimized by pooling the fractions obtained from Run 1. Pooling can be performed in the primary fraction prior to the modification reaction, otherwise it can be performed in the modified fraction. A modified fraction is a fraction in which the peptide has undergone chemical and / or enzymatic modification in accordance with the present invention.

例中、プール作業は、改変反応の前のフラクションで行なわれる。一次クロマトグラフィーランの後、以下のフラクションがプールされる:フラクション1(0×x/2)、とフラクション8(7x/2〜4λ)、15(7x〜15x/2)、22(21x/2〜11x)、29(14x〜29x/2)、及び36(35x/2〜18x)。類似の形で、フラクション2はフラクション9、16、23、30及び37と共にプールされ;フラクション3はフラクション10、17、24、31及び38と共にプールされ;フラクション4はフラクション11、18、25、32及び39と共にプールされ;フラクション5は、フラクション12、19、26、33及び40と共にプールされ;フラクション6はフラクション13、20、27及び34と共にプールされ;フラクション7はフラクション14、21、28及び35と共にプールされる。7つのプールは少なくとも1つの特異的アミノ酸上で化学的及び/又は酵素的に改変され、7つのプールの各々は、一次クロマトグラフィー分離と実質的に類似したクロマトグラフィー条件下でラン2に別々に付される。各プール内のフラクションの正しい組合せを選択することで、フラグを立てたペプチドは、未改変ペプチドが溶出するものとして知られている時間とは全く異なるウインドウ内で溶出しており、また同じプール内の異なるフラクションに由来するフラグを立てたペプチド間のオーバラップは全く存在しない。フラグを立てたペプチド内の特異的アミノ酸の変異が疎水性分離カラム上の順方向シフトを誘発し、このシフトの値がx〜2xの間で変動する(これはδminについての値=x/2、δmax=5x/2、w1=x/2及びw3=7x/2を暗に意味している)制限的意味のない例においては、第1のプール内のフラグを立てたペプチドは、例えばフラクション[−2x〜−x/2]、[3x/2〜3x]、[5x〜13x/2]、[17x/2〜10x]、[12x〜27x/2]及び[31×2〜17x]内で回収されることになる。プール2から7までについて、類似のアプローチに従う。したがってこの例では40の再ランの代りに、プールについて7回の二次ランしか実行する必要がない。この二次ラン中に溶出するフラグを立てたペプチドは、例えば、直ちに同定するためのオンライン接続された質量分析計のイオン源内に直接移すことができる。上述のプール戦略は、制限的意味のない例である。当業者にとっては、より多い又は少ないプールを作り上げるべく類似の戦略を開発することができ、類似の戦略を同定ペプチドに適用することができる、ということは明白である。プールの数の選択は、なかでも(i)化学的又は酵素的改変によって誘発される間隔シフト、ii)一次クロマトグラフィー分離から回収されたフラクションの溶出ウインドウ及びiii)クロマトグラフィー時間及び分析時間を最適化する必要性によって左右される。本発明は同様に、並列カラムソーターの使用をも提供する。並列カラムソーターでは、単一カラムに基づく方法は、並列に(すなわち同期的に)作動する一定数のカラムを用いて遂行される。並列ソーターは、正に同じ条件(流量、勾配など)でランされる一定数の同一のカラムを収納している。   In the example, the pooling is done in the fraction before the modification reaction. After the primary chromatography run, the following fractions are pooled: fraction 1 (0 × x / 2), and fractions 8 (7x / 2-4λ), 15 (7x-15x / 2), 22 (21x / 2) ~ 11x), 29 (14x-29x / 2), and 36 (35x / 2-18x). In a similar manner, fraction 2 is pooled with fractions 9, 16, 23, 30 and 37; fraction 3 is pooled with fractions 10, 17, 24, 31 and 38; fraction 4 is fractions 11, 18, 25, 32 Fraction 5 is pooled with fractions 12, 19, 26, 33 and 40; Fraction 6 is pooled with fractions 13, 20, 27 and 34; Fraction 7 is fractions 14, 21, 28 and 35 Pooled with. Seven pools are chemically and / or enzymatically modified on at least one specific amino acid, and each of the seven pools is separately separated into run 2 under chromatographic conditions substantially similar to primary chromatographic separations. Attached. By selecting the correct combination of fractions within each pool, the flagged peptides elute within a window that is completely different from the time known for the unmodified peptide to elute, and within the same pool. There is no overlap between the flagged peptides from the different fractions. A specific amino acid mutation in the flagged peptide induces a forward shift on the hydrophobic separation column, and the value of this shift varies between x and 2x (this is the value for δmin = x / 2) , Δmax = 5x / 2, implying w1 = x / 2 and w3 = 7x / 2), in a non-limiting example, the flagged peptide in the first pool is a fraction, for example [-2x to -x / 2], [3x / 2 to 3x], [5x to 13x / 2], [17x / 2 to 10x], [12x to 27x / 2] and [31x2 to 17x] Will be collected. A similar approach is followed for pools 2-7. Thus, in this example, instead of 40 reruns, only 7 secondary runs need to be performed on the pool. Peptides that are flagged to elute during this secondary run can be transferred directly into, for example, an ion source of an on-line connected mass spectrometer for immediate identification. The pool strategy described above is a non-limiting example. It will be apparent to those skilled in the art that similar strategies can be developed to create more or fewer pools and similar strategies can be applied to the identified peptides. Selection of the number of pools, among other things, optimizes (i) interval shifts induced by chemical or enzymatic modification, ii) elution windows of fractions recovered from primary chromatographic separations, and iii) chromatographic and analytical times Depends on the need to convert. The present invention also provides for the use of a parallel column sorter. In a parallel column sorter, a single column based method is performed using a fixed number of columns operating in parallel (ie synchronously). The parallel sorter contains a certain number of identical columns that are run under exactly the same conditions (flow rate, gradient, etc.).

並列ソーターの一般的原理は、12のペプチドフラクションプールを生成し、δpがx/2と5x/2の間にあり、フラグを立てたペプチドと非改変ペプチドの間の親水性シフトである、以下の制限的意味のない例により説明できる。一次クロマトグラフィーランに由来する全てのペプチドの全溶出ウインドウが20xに等しい場合には、x/2ウインドウを伴う40個のフラクションが回収される。それによって、一次クロマトグラフィーランの後、以下のフラクションをプールすることができる:すなわち、フラクション1(0〜x/2)、とフラクション13(6x〜13x/2)、25(12x〜25x/2)及び37(18x〜37x/2)。同様にして、フラクション2はフラクション14、26及び38と共にプールされ;フラクション3はフラクション15、27及び39と共にプールされ;フラクション4はフラクション16、28及び40と共にプールされ;フラクション5はフラクション17及び29と共にプールされ;フラクション6はフラクション18及び30と共にプールされ;フラクション7はフラクション19、及び31と共にプールされ;フラクション8は、フラクション20及び32と共にプールされ;フラクション9はフラクション21及び33と共にプールされ;フラクション10は、フラクション22及び34と共にプールされ;フラクション11はフラクション23及び35と共にプールされ;フラクション12はフラクション24及び36と共にプールされる。12個のプールはその後、少なくとも1つの選択されたアミノ酸上で化学的及び/又は酵素的に改変される。代替的アプローチにおいては、各々のフラクションはまず第1に改変に付され、プール作業は改変されたフラクションで実施される。表IIは、12のフラグを立てたペプチドプールの理論的シフトの計算を含んでいる。12の改変されたプールの各々(すなわち改変されたフラクションを含有するプール)が、単一カラムソーター上で一次クロマトグラフィー分離と等しいか又は少なくともそれにきわめて類似したクロマトグラフィー条件の下でラン2に付される場合には、毎回、フラグを立てたペプチドを含む(1つのプール内に存在する)フラクションの間に9x/2の「空の」溶出ウインドウが存在する。この9x/2の空の溶出ウインドウは、このウインドウ内ではいかなるフラグを立てたペプチドも溶出せず、いかなるフラグを立てたペプチドも適切な分析装置に送られ得ないことから、クロマトグラフィー分離ならびに分析装置にとって「デッド間隔」である。並列カラムソーターは、最も適切には、2、3、4本又はそれ以上のカラムが実質的に類似の条件(流量、勾配etc.)で同時に二次クロマトグラフィーランを実施し、並列ソーターの出口が直接分析装置と接続されている装置である。並列カラムソーターは、ほぼこの並列ソーター内で使用されるカラム数により、一連の直列単一カラムに通常必要とされるクロマトグラフィー分離時間を割る。並列カラムソーターが3本のカラムから成る、制限的な意味のない例においては、改変されたプールは、改変されたプールの好ましい組合せと並行して再度ランされる。それによって、並列カラムソーターを使用することの利点は、全体的ペプチドソーティング時間を大幅に削減できることだけではなく、フラグを立てたペプチドの検出が連続的に行なわれ得るような形での改変されたフラクションからのフラグを立てたペプチドの選択の間のデッド間隔の数が制限されたものである、ということにもある。表IIに例示されているように、上述の制限的意味のない例については、改変されたプールの好ましい組合せというのは、改変されたプール1、5及び9が第1のラン内で3本の並列カラム上に投入され、改変されたプール2、6及び10が第2のラン内で3本の並列カラム上に投入され、改変されたプール3、7及び11が第3のランの中で3本の並列カラム上に投入され、改変されたプール4、8及び12が第4のラン内で3本の並列カラム上に投入される場合である。改変されたプールの上述の組合せでは、4回のランの各々において並列カラムからフラグを立てたペプチドが溶出する間隔の間にほぼ完璧な整列が存在する。カラムI、II及びIIIが同時に開始された場合、カラムI、プールI、フラクション1からのフラグを立てたペプチドはまず最初にウインドウ−2x〜−x/2で溶出することになる。次のフラグを立てたペプチド流は、カラムII、プール5、フラクション5から来る;これらのフラグを立てたペプチドは、ウインドウ0〜3x/2で溶出することになる。これらの後には、ww2x〜7x/2で溶出するカラムIII、プール9、フラクション9からのフラグを立てたペプチドが続く。その後のフラグを立てたペプチドは、ww4x〜11x/2でカラムI、プール1、フラクション13から溶出する等々(異なるプールからのフラグを立てたペプチドの間のオーバラップの可能性を避けるため、x/2のウインドウが各々の2つのフラグを立てたペプチド溶出ウインドウの間に導入された)。ペプチドソーターの中で、カラムI、II及びIIIから溶出するフラグを立てたペプチドは連続的に、質量分析計といったような分析装置へと移行させられる。各々のラン内のフラグを立てたペプチドが中断無く溶出するという事実は、分析装置内へのペプチドの連続流を導く。ひとたび第1のランが完了した時点で、第2のランを開始させることができ、その後第3及び第4のランが続く。上述のプール戦略は、制限的な意味のない例である。当業者にとっては、プール及び並列カラムの数のその他の組合せにより、類似の結果すなわち、例えば質量分析計内でのペプチドの連続的分析に直ちに結合されたフラグを立てたペプチドの連続的なクロマトグラフィー溶出が導かれ得るということは明白であろう。プール及びカラムの数の選択は、なかでもi)化学的又は酵素的改変によって誘発された間隔δp、ii)一次クロマトグラフィー分離から回収されたフラクションの溶出ww及びiii)クロマトグラフィー時間と分析時間を最適化する必要性によって左右される。同様に当業者には、同定ペプチドの単離のためにもこの並列カラムアプローチを応用できるということが明白となると思われる。   The general principle of the parallel sorter is to generate 12 peptide fraction pools, where δp is between x / 2 and 5x / 2, the hydrophilic shift between the flagged and unmodified peptides, This can be explained by a non-limiting example. If the total elution window of all peptides from the primary chromatography run is equal to 20x, 40 fractions with x / 2 windows are collected. Thereby, after the primary chromatographic run, the following fractions can be pooled: namely fractions 1 (0-x / 2), and fractions 13 (6x-13x / 2), 25 (12x-25x / 2) ) And 37 (18x-37x / 2). Similarly, fraction 2 is pooled with fractions 14, 26 and 38; fraction 3 is pooled with fractions 15, 27 and 39; fraction 4 is pooled with fractions 16, 28 and 40; fraction 5 is fractions 17 and 29 Fraction 6 is pooled with fractions 18 and 30; fraction 7 is pooled with fractions 19 and 31; fraction 8 is pooled with fractions 20 and 32; fraction 9 is pooled with fractions 21 and 33; Fraction 10 is pooled with fractions 22 and 34; fraction 11 is pooled with fractions 23 and 35; fraction 12 is shared with fractions 24 and 36. It is pooled. The 12 pools are then chemically and / or enzymatically modified on at least one selected amino acid. In an alternative approach, each fraction is first subjected to modification, and pooling is performed on the modified fraction. Table II contains calculations of theoretical shifts for 12 flagged peptide pools. Each of the twelve modified pools (ie, the pool containing the modified fraction) is subjected to run 2 under chromatographic conditions that are equal to or at least very similar to the primary chromatographic separation on a single column sorter. In each case, there is a 9x / 2 "empty" elution window between the fractions containing the flagged peptide (present in one pool). This 9x / 2 empty elution window does not elute any flagged peptides within this window, and no flagged peptides can be sent to the appropriate analyzer, so chromatographic separation and analysis It is a “dead interval” for the device. A parallel column sorter most suitably performs a secondary chromatographic run with substantially similar conditions (flow rate, gradient etc.) on 2, 3, 4 or more columns at the outlet of the parallel sorter. Is a device directly connected to the analyzer. A parallel column sorter divides the chromatographic separation time normally required for a series of serial single columns by approximately the number of columns used in the parallel sorter. In a non-limiting example where the parallel column sorter consists of three columns, the modified pool is rerun in parallel with the preferred combination of modified pools. Thereby, the advantage of using a parallel column sorter is not only that the overall peptide sorting time can be significantly reduced, but also has been modified in such a way that the detection of flagged peptides can be carried out continuously. It may also mean that the number of dead intervals between the selection of peptides flagged from fractions is limited. As illustrated in Table II, for the above non-limiting examples, the preferred combination of modified pools is that the modified pools 1, 5 and 9 are three in the first run. The modified pools 2, 6 and 10 are loaded onto three parallel columns in the second run, and the modified pools 3, 7 and 11 are placed in the third run. In this case, the modified pools 4, 8 and 12 are put on the three parallel columns in the fourth run. In the above combination of modified pools, there is an almost perfect alignment between the intervals at which the flagged peptides elute from the parallel column in each of the four runs. If columns I, II and III are started simultaneously, the flagged peptides from column I, pool I, fraction 1 will elute first in windows -2x to -x / 2. The next flagged peptide stream comes from column II, pool 5, fraction 5; these flagged peptides will elute in windows 0-3x / 2. These are followed by the flagged peptides from column III, pool 9 and fraction 9 eluting at www 2x to 7x / 2. Subsequent flagged peptides elute from column I, pool 1, fraction 13 at www4x to 11x / 2, etc. (to avoid the possibility of overlap between flagged peptides from different pools, x / 2 window was introduced between each two flagged peptide elution windows). In the peptide sorter, the flagged peptides eluting from columns I, II and III are continuously transferred to an analyzer such as a mass spectrometer. The fact that the flagged peptides in each run elute without interruption leads to a continuous flow of peptides into the analyzer. Once the first run is complete, the second run can be started, followed by the third and fourth runs. The pool strategy described above is a non-limiting example. For those skilled in the art, other combinations of the number of pools and parallel columns allow similar results, i.e., continuous chromatography of peptides flagged immediately coupled to continuous analysis of peptides in a mass spectrometer, for example. It will be clear that elution can be guided. The choice of the number of pools and columns is, among other things, i) the interval δp induced by chemical or enzymatic modification, ii) the elution ww and iii) chromatographic and analytical times of the fraction recovered from the primary chromatographic separation It depends on the need to optimize. Similarly, it will be apparent to those skilled in the art that this parallel column approach can be applied to the isolation of identified peptides.

本発明のもう1つの態様においては、多重カラムペプチドソーターが提供されている。かかる多重カラムペプチドソーターが作り出され、組合せ型並列直列モードで作動する一定数の並列カラムソーターで基本的に構成されている。かかる並列ソーターは基本的にz本のカラムのセットをy倍含んでおり、ここでz本のカラムは並列に連結されている。制限的な意味のない例においては、y=3でありz=3である多重力ラムソーターは、9カラムのソーターである。3本の並列カラムセットはA、B及びCと呼ばれる。Aの個々のカラムは、I、II及びIIIと呼ばれ、Bの個々のカラムは、I′、II′及びIII′と呼ばれ;Cの個々のカラムは、I″、II″及びIII″と呼ばれる。並列カラムの1セットは、先行するセットに対し一定の遅延(θと呼称される)を伴って作動する。したがって、並列ソーターBは、並列ソーターAとの関係においてθという遅延を伴って開始し、並列ソーターCは、並列ソーターBの開始後θだけ遅延して、また並列ソーターAの開始後2θだけ遅延して開始する。多重カラムソーターにおいては、改変されたペプチドの1つのラン1フラクションのみがカラム1本につき一定の与えられた時間で処理されるということを指摘することが重要である。それによって、9カラムソーターの例においては、フラグを立てたペプチド(又は同定ペプチド)の9つのフラクションが同時に処理される。このことは、複数の改変されたフラクションが戦略的にプールされ同時に投入される2つの前述のソーター(すなわち1カラムペプチドソーター及び並列ソーター)とは異なっている。多重カラムソーター上でその時点でフラグを立てたペプチド(又は同定ペプチド)の1つのフラクションしか処理されないことから、流量精度の制御(すなわち二次クロマトグラフィー工程)は、前述のソーターほど重要ではない。多重カラムソーターのもう1つの利点は、それが、フラグを立てたペプチドのクロマトグラフィーシフトが異なるフラクション全体にわたり著しく変動する場合において、非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離するように充分適応されているという点にある。同様にして、多重カラムソーターは、改変されたペプチドから同定ペプチドを分離するために充分適応されている。   In another aspect of the invention, a multi-column peptide sorter is provided. Such a multi-column peptide sorter has been created and basically consists of a fixed number of parallel column sorters operating in a combined parallel serial mode. Such a parallel sorter basically includes a set of z columns y times, where the z columns are connected in parallel. In a non-limiting example, a multi-force ram sorter with y = 3 and z = 3 is a 9 column sorter. The three parallel column sets are called A, B, and C. The individual columns of A are called I, II and III, the individual columns of B are called I ', II' and III '; the individual columns of C are I ", II" and III " One set of parallel columns operates with a constant delay (referred to as θ) relative to the preceding set, so parallel sorter B has a delay of θ in relation to parallel sorter A. The parallel sorter C starts with a delay of θ after the start of the parallel sorter B and with a delay of 2θ after the start of the parallel sorter A. In a multi-column sorter, one run of modified peptides is started. It is important to point out that only one fraction is processed at a given time per column, so that in the 9 column sorter example the flagged peptide (or identification) Nine fractions of peptide) are processed at the same time, which is different from the two previous sorters (ie 1 column peptide sorter and parallel sorter) where multiple modified fractions are strategically pooled and loaded simultaneously. Since only one fraction of peptides (or identified peptides) flagged at that time on a multi-column sorter is processed, control of flow accuracy (ie secondary chromatography step) is as important as the sorter described above. Another advantage of the multi-column sorter is that it separates flagged peptides from unmodified peptides when the chromatographic shift of flagged peptides varies significantly across different fractions. It is in that it is well adapted. Similarly, multiple column sorters are well adapted for separating identified peptides from modified peptides.

多重カラムソーターの機構は、表II中に表わされているような改変されたフラクションの溶出ウインドウを使用する9カラムペプチドソーターについての制限的な意味のない例として説明される。カラムI上には、改変されたフラクション1が投入され、カラムII上には、改変されたフラクション13が投入され、カラムIII上には改変されたフラクション25が投入される。システムB(カラムI′、II′及びIII′)にはそれぞれ改変されたフラクション2、14及び26が投入され、システムC(カラムI″、II″及びIII″)にはそれぞれ改変されたフラクション3.15及び27が投入される。表IIを見ればわかるように、システムAの3本のカラムが同時に開始させられ、システムBの3本のカラムは全て遅延θ=3x/2を伴って開始し、システムCの3本のカラムは全て2θ=3x(システムAに対して)の遅延を伴って開始する場合、フラグを立てたペプチドの溶出中のデッド時間は最少量である。多重カラムペプチドソーターが例えば上述の設定値に従ってランされる場合、システムA、カラムI、フラクション1からのフラグを立てたペプチドはまず最初に予め定められたww−2x〜−x/2で溶出することになり、それに続いて、システムB、カラムI′、フラクション2からのフラグを立てたペプチドがww0〜3x/2で溶出し、その後続いて、システムC、カラム1″、フラクション3からのフラグを立てたペプチドはww2x〜7x/2で溶出し、その後システムA、カラムII、フラクション13からのフラグを立てたペプチドがww4x〜11x/2で溶出する…等々。さらに、表IIに提示されているフラクションの完全なソーティングは、ラン1:システムA(1、13、25)、システムB(2、14、26)、システムC(3、15、27);ラン2:システムA(4、16、28)、システムB(5、17、29)、システムC(6、18、30);ラン3:システムA(7、19、31)、システムB(8、20、32)、システムC(9、21、33);ラン4:システムA(10、22、34)、システムB(11、23、35)、システムC(12、24、36)及びラン5:システムA(37)、システムB(38)、システムC(39、40)という5回のランで実施できる。当業者にとっては、並列及び直列カラムのその他の組合せが類似の結果を導く可能性があることまた多重カラムペプチドソーターが同定ペプチドの単離にも同等にうまく適用可能であることが明白であろう。カラムの数、その配置及びカラム上に投入されるフラクションの選択は、なかでもi)化学的又は酵素的改変によって誘発された間隔δp、ii)一次クロマトグラフィー分離から回収されたフラクションの溶出ウインドウ及びiii)クロマトグラフィー時間と分析時間を最適化する必要性によって左右される。   The mechanism of the multiple column sorter is illustrated as a non-limiting example for a 9 column peptide sorter that uses a modified fraction elution window as shown in Table II. The modified fraction 1 is charged on the column I, the modified fraction 13 is charged on the column II, and the modified fraction 25 is charged on the column III. System B (columns I ′, II ′ and III ′) is charged with modified fractions 2, 14 and 26, respectively, and system C (columns I ″, II ″ and III ″) is respectively modified fraction 3 .15 and 27. As can be seen from Table II, the three columns of System A are started simultaneously, and all three columns of System B start with a delay θ = 3x / 2 However, if all three columns in System C start with a delay of 2θ = 3x (relative to System A), the dead time during elution of the flagged peptide is minimal. For example, if the sorter is run according to the setpoint values described above, the flagged peptides from System A, Column I, and Fraction 1 will first elute at a predetermined ww-2x to -x / 2. Subsequently, the flagged peptide from system B, column I ′, fraction 2 elutes at www0-3x / 2, followed by system C, column 1 ″, fraction 3 Flagged peptides elute at www2x-7x / 2, then flagged peptides from System A, column II, fraction 13 elute at ww4x-11x / 2, and so on. Further, the complete sorting of the fractions presented in Table II is as follows: Run 1: System A (1, 13, 25), System B (2, 14, 26), System C (3, 15, 27); 2: System A (4, 16, 28), System B (5, 17, 29), System C (6, 18, 30); Run 3: System A (7, 19, 31), System B (8, 20, 32), System C (9, 21, 33); Run 4: System A (10, 22, 34), System B (11, 23, 35), System C (12, 24, 36) and Run 5 : System A (37), System B (38), System C (39, 40) can be implemented in five runs. It will be apparent to those skilled in the art that other combinations of parallel and serial columns can lead to similar results and that a multi-column peptide sorter is equally applicable to the isolation of identified peptides. . The number of columns, their arrangement and the selection of the fractions loaded on the column are, among others, i) the interval δp induced by chemical or enzymatic modification, ii) the elution window of the fractions recovered from the primary chromatographic separation and iii) depends on the need to optimize chromatographic and analysis times.

当業者にとっては、本発明の方法を実施するペプチドソーターは、市販のオートインジェクターー、HPL−機器及び自動フラクションコレクターを用いて完全自動式にでも機能させることができるということが明白である。したがって、ペプチドソーターの当該例は、網羅的であるものとみなされるべきではない。電気泳動及びイオン交換クロマトグラフィーシステムを含めた複数の変形態様も同等に実現可能である。完全さを期して、同定ペプチドをソートするためのペプチドソーターを、同じ原理に基づいて設計することができる。   It will be apparent to those skilled in the art that a peptide sorter implementing the method of the present invention can function fully automatically using commercially available autoinjectors, HPL-instruments and automatic fraction collectors. Therefore, such examples of peptide sorters should not be considered exhaustive. Multiple variations including electrophoresis and ion exchange chromatography systems are equally feasible. For completeness, a peptide sorter for sorting identified peptides can be designed based on the same principle.

例示的実施態様はさらに、選択的かつ効率の良い形で上述のプロテオーム分析方法を実施するためのシステムを提供している。論述した通り、一次クロマトグラフィーカラムは、複合ペプチド混合物の初期分離を実施する。一次クロマトグラフィーカラムは、複合ペプチド混合物を、規定の条件セットの下で少なくとも2つのフラクションへと分離する。例えば一次クロマトグラフィーカラムは、予め定められた溶媒勾配及び予め定められた流量でカラムを溶出することにより、タンパク質ペプチド混合物を分離する。一次クロマトグラフィー分離から結果としてもたらされるフラクションは、全く異なる溶出時間をもつ複数のフラクションを上述のように複数のプールされたフラクションへと混ぜ合わせるように、戦略的にプールされ得る。プールされたフラクションはその後改変されて、各フラクションについて1組の改変されたペプチド及び一組の非改変ペプチドを結果としてもたらすことができる。1つの変形実施態様に従うと、フラクションはまず最初に上述の方法を用いて改変され、その後、一組のプールされたフラクションの形に戦略的にプールされ、ここでプールされたフラクション中の各々のフラクションは一組の改変されたペプチド及び1組の非改変ペプチドを含む。二次クロマトグラフィー分離では、改変されたペプチドは、未改変ペプチドから分離される。このとき、単離されたペプチドは、タンパク質を同定するべく分析され得る。   The exemplary embodiments further provide a system for implementing the above-described proteome analysis method in a selective and efficient manner. As discussed, the primary chromatography column performs an initial separation of the complex peptide mixture. The primary chromatography column separates the complex peptide mixture into at least two fractions under a defined set of conditions. For example, a primary chromatography column separates protein peptide mixtures by eluting the column with a predetermined solvent gradient and a predetermined flow rate. The fractions resulting from the primary chromatographic separation can be strategically pooled to mix fractions with completely different elution times into a plurality of pooled fractions as described above. The pooled fractions can then be modified to result in a set of modified peptides and a set of unmodified peptides for each fraction. According to one variant embodiment, the fractions are first modified using the method described above and then strategically pooled into a set of pooled fractions, where each of the pooled fractions is The fraction comprises a set of modified peptides and a set of unmodified peptides. In secondary chromatographic separation, the modified peptide is separated from the unmodified peptide. At this time, the isolated peptide can be analyzed to identify the protein.

二次クロマトグラフィー分離は、図9で例示されているように、単一カラムペプチドソーター10を用いて実施され得る。例示的実施態様に従うと、単一カラムペプチドソーター10が、一次クロマトグラフィーカラムと順々に作動し、二次クロマトグラフィーカラム11を含む。例示的実施態様に従うと、二次クロマトグラフィーカラム11は、一次クロマトグラフィーカラムとタイプ、サイズ、形状及びその他のパラメータが実質的に同一である。例示的二次クロマトグラフィーカラム11はさらに、実質的に類似したクロマトグラフィー条件下で機能する。例えば、例示的実施態様に従うと、二次クロマトグラフィーカラムは、一次クロマトグラフィーカラム内で分離をもたらすのに用いられた溶媒勾配と同一か又は実質的に類似した溶媒勾配及び同一か又は実質的に類似の流量で溶出される。例示的ペプチドソーター10はさらに、少なくとも1つの溶媒タンクに連結された溶媒ポンプ12を内含する溶媒システムを内含する。溶媒ポンプ12は、二次カラム10に対し予め定められた溶媒勾配を提供する。分離のためカラムにフラクション又はプールされたフラクションを導入するために、サンプルインジェクター13が具備されている。ペプチドをソーティングするためのシステム10はさらに、溶媒及びサンプル流を制御し二次カラム入口15まで導くための1組の入口バルブ14を内含している。図9のペプチドをソーティングするためのシステム10はさらに、二次カラム10の出口6からの流れを制御し、廃棄物容器17、フラクションコレクター18及び/又はオンライン接続された分析装置19のイオン源の間で二次カラム10からの溶出物を導くための出口バルブセット51を内含している。バルブ14、51の動作を制御し誘導するために、バルブコントロールシステム50が具備されている。例示的実施態様に従うと、分析装置19は質量分析計を含んでいるが、当業者であれば、本願で記述されているもののようなタンパク質を同定するための適切なあらゆる分析装置を利用できるということを認識することだろう。論述されている通り、改変されたペプチドは、二次カラム10内の非改変ペプチドとは全く異なる形で溶出し、改変されたペプチドの単離及び同定を行なうことができるようにする。当業者にとっては、改変されたペプチドから同定ペプチドを分離するためにも同じ原理(カラム)を使用できるということは明らかである。   Secondary chromatographic separations can be performed using a single column peptide sorter 10, as illustrated in FIG. According to an exemplary embodiment, a single column peptide sorter 10 operates in turn with a primary chromatography column and includes a secondary chromatography column 11. According to an exemplary embodiment, the secondary chromatography column 11 is substantially the same in type, size, shape and other parameters as the primary chromatography column. The exemplary secondary chromatography column 11 further functions under substantially similar chromatography conditions. For example, according to an exemplary embodiment, the secondary chromatography column is the same or substantially similar to the solvent gradient and the same or substantially the solvent gradient used to effect the separation within the primary chromatography column. Elute at similar flow rates. The exemplary peptide sorter 10 further includes a solvent system that includes a solvent pump 12 coupled to at least one solvent tank. The solvent pump 12 provides a predetermined solvent gradient for the secondary column 10. A sample injector 13 is provided for introducing fractions or pooled fractions into the column for separation. The system 10 for sorting peptides further includes a set of inlet valves 14 for controlling and directing solvent and sample flow to the secondary column inlet 15. The system 10 for sorting the peptides of FIG. 9 further controls the flow from the outlet 6 of the secondary column 10 and allows the ion source of the waste container 17, the fraction collector 18 and / or the analyzer 19 connected online. An outlet valve set 51 for guiding the effluent from the secondary column 10 between them is included. A valve control system 50 is provided to control and guide the operation of the valves 14, 51. According to an exemplary embodiment, the analyzer 19 includes a mass spectrometer, although one skilled in the art can utilize any suitable analyzer for identifying proteins such as those described herein. You will recognize that. As discussed, the modified peptide elutes in a completely different manner from the unmodified peptide in the secondary column 10 so that the modified peptide can be isolated and identified. For those skilled in the art, it is clear that the same principle (column) can be used to separate the identified peptide from the modified peptide.

二次クロマトグラフィー工程をもたらすために利用されるカラムは一次カラムとは分離した全く異なるものとして例示されているが、当業者であれば、例示的実施態様の一次及び二次クロマトグラフィー工程を実施するために単一カラムを利用することができるということを認識することだろう。例えば、複合混合物を、一定の与えられたクロマトグラフィーカラムを用いてフラクションの形に分離することができる。一定の与えられたカラムは、清浄され、その後二次クロマトグラフィー工程のために再利用することができる。   Although the column utilized to provide the secondary chromatography step is illustrated as being completely different from the primary column, those skilled in the art will perform the primary and secondary chromatography steps of the exemplary embodiment. You will recognize that you can use a single column to do that. For example, the complex mixture can be separated into fractions using a given chromatography column. A given column can be cleaned and then reused for secondary chromatography steps.

変形実施態様に従うと、改変されたフラクションの分離は、図12a及び12bに例示されているように、並行カラムペプチドをソーティングするためのシステムを用いて実施可能である。論述した通り、複合混合物は、一次クロマトグラフィーカラムを用いてまず分離され、上述の方法を用いて改変され、改変工程の前又は後で戦略的にプールされる。改変されプールされたフラクションはその後、第2のクロマトグラフィー工程を受けて、改変されたペプチド及び非改変ペプチドの分離をもたらす。図12aに例示されている並列カラムペプチドをソーティングするためのシステム20は、二次クロマトグラフィー工程の効率及び速度を著しく改善する。例示されているように、並列カラムシステム20は、並列に連結された複数の実質的に同一の二次クロマトグラフィーカラム21a、21b、21cを含む。並列カラムシステム20の二次クロマトグラフィーカラム21a、21b、21cは、複合混合物の一次分離を実施するために用いられる一次クロマトグラフィーカラムとサイズ、形状及びその他のクロマトグラフィーパラメータに関し同一か又は実質的に類似している。例示的実施態様に従うと、ペプチドをソーティングするためのシステムは3本の二次カラムを含んでいる。しかしながら、当業者であれば、並列に連結された任意の適切な数のクロマトグラフィーカラムを利用できること、そして本発明が3本のカラムの例示的実施態様に制限されるものではないことを認識することだろう。同じ機械的原理は、同定ペプチドを単離するためにも適用できる。   According to a variant embodiment, the separation of the modified fractions can be carried out using a system for sorting parallel column peptides, as illustrated in FIGS. 12a and 12b. As discussed, complex mixtures are first separated using a primary chromatography column, modified using the methods described above, and strategically pooled before or after the modification step. The modified pooled fraction is then subjected to a second chromatographic step resulting in separation of the modified and unmodified peptides. The system 20 for sorting parallel column peptides illustrated in FIG. 12a significantly improves the efficiency and speed of the secondary chromatography step. As illustrated, the parallel column system 20 includes a plurality of substantially identical secondary chromatography columns 21a, 21b, 21c connected in parallel. The secondary chromatography columns 21a, 21b, 21c of the parallel column system 20 are the same or substantially the same as the primary chromatography column used to perform the primary separation of the complex mixture in terms of size, shape and other chromatographic parameters. It is similar. According to an exemplary embodiment, the system for sorting peptides includes three secondary columns. However, those skilled in the art will recognize that any suitable number of chromatography columns connected in parallel can be utilized and that the present invention is not limited to the exemplary embodiment of three columns. That would be true. The same mechanical principle can be applied to isolate the identified peptide.

図12aに示されているように、並列カラムシステム20は、それぞれ各カラム21a、21b、21cに対応する1組の溶媒システム22aを内含する。各々の溶媒ポンプは、一組の溶媒タンクに連結され、対応する二次カラムに対して予め定められた溶媒勾配を提供する。並列カラムペプチドをソーティングするためのシステム20はさらに、1以上の二次カラムにサンプルを導入するため、二次カラム22a、22b、22cの入口25a、25b、25cに結合されたサンプルインジェクター23を含んでいる。溶媒及びサンプル流を制御し、選択された二次カラムに導くため、1組の入口バルブ24が具備されている。また、廃棄物容器27、フラクションコレクター28及び/又は質量分析計といったようなオンライン接続された分析装置29のイオン源の間で二次カラム20a、20b、20cの入口26a、26b、26cからの溶出物を制御し導くために1組の出口バルブ53が具備されている。バルブ24、53の作動を制御するために、バルブコントロールシステム55が具備されている。   As shown in FIG. 12a, the parallel column system 20 includes a set of solvent systems 22a corresponding to each column 21a, 21b, 21c, respectively. Each solvent pump is connected to a set of solvent tanks and provides a predetermined solvent gradient for the corresponding secondary column. The system 20 for sorting parallel column peptides further includes a sample injector 23 coupled to the inlets 25a, 25b, 25c of the secondary columns 22a, 22b, 22c to introduce the sample into one or more secondary columns. It is out. A set of inlet valves 24 are provided to control the solvent and sample streams and direct them to the selected secondary column. Also, the elution from the inlets 26a, 26b, 26c of the secondary columns 20a, 20b, 20c between the ion sources of the analyzer 29 connected online such as the waste container 27, fraction collector 28 and / or mass spectrometer A set of outlet valves 53 are provided to control and direct the objects. In order to control the operation of the valves 24 and 53, a valve control system 55 is provided.

図12bに示されている並列カラムペプチドをソーティングするためのシステムの変形実施態様に従うと、ペプチドをソーティングするためのシステム20′内で二次並列カラム20a′、20b′、20c′に対する溶媒勾配を提供するために、単一の溶媒ポンプ58が利用される。図12bのペプチドをソーティングするためのシステムは、溶媒システムを除いて、図12aのペプチドをソーティングするためのシステムと実質的に類似している。例示されている通り、溶媒タンクから並列二次カラムまで溶媒 混合物を圧送するために単一の溶媒ポンプ58が利用される。図12b内に例示されている実施態様においては、1組の流量調節器52を含む制御されたスプリッタシステムが、溶媒ポンプ58から並列二次カラム20a′、20b′、20c′まで溶媒の流れを制御し導くために利用される。   According to a variant embodiment of the system for sorting parallel column peptides shown in FIG. 12b, the solvent gradient for the secondary parallel columns 20a ', 20b', 20c 'in the system 20' for sorting peptides is shown. A single solvent pump 58 is utilized to provide. The system for sorting the peptides of FIG. 12b is substantially similar to the system for sorting the peptides of FIG. 12a, except for the solvent system. As illustrated, a single solvent pump 58 is utilized to pump the solvent mixture from the solvent tank to the parallel secondary column. In the embodiment illustrated in FIG. 12b, a controlled splitter system including a set of flow regulators 52 directs solvent flow from the solvent pump 58 to the parallel secondary columns 20a ', 20b', 20c '. Used for controlling and guiding.

図13に示されているさらにもう1つの実施態様に従うと、本発明の二次クロマトグラフィー工程を実施するための代替的ペプチドをソーティングするためのシステム30には、直列/並列併用モードで動作する複数の並行カラムセットが含まれている。例示的実施態様に従うと、図13のペプチドをソーティングするためのシステムは、複数の直列に連結された二次カラムセット41、42、43を含む。各々の二次カラムセット41、42、43は、並列に連結された複数の二次カラム41a、41b、41c、42a、42b、42c、43a、43b、43cを含む。
当業者であれば、例示的ペプチドをソーティングするためのシステムが例示された数のカラム及びカラムセットに制限されるものではなく、例示的実施態様の二次クロマトグラフィー工程を実施するためには任意の適切な数の並列カラム及び直列カラムセットを利用することができるということを認識するだろう。
According to yet another embodiment shown in FIG. 13, the system 30 for sorting alternative peptides for performing the secondary chromatography step of the present invention operates in a serial / parallel combination mode. Contains multiple parallel column sets. According to an exemplary embodiment, the system for sorting the peptides of FIG. 13 includes a plurality of serially connected secondary column sets 41, 42, 43. Each secondary column set 41, 42, 43 includes a plurality of secondary columns 41a, 41b, 41c, 42a, 42b, 42c, 43a, 43b, 43c connected in parallel.
A person skilled in the art is not limited to the illustrated number of columns and column sets for sorting exemplary peptides and is optional for performing the secondary chromatography steps of the exemplary embodiments. It will be appreciated that any suitable number of parallel columns and serial column sets can be utilized.

図13のペプチドをソーティングするためのシステム30では、一次クロマトグラフィーランから産生されたペプチドの単一の改変されたフラクションが、1カラムあたり一定の与えられた時間で処理される。フラクションは、選択されたカラム上で一度に1つずつ投入され、非改変ペプチドからの各フラクションの中の改変されたペプチドの分離をもたらすため、各々それぞれのカラムに溶媒勾配が提供される。二次カラムセット内の選択された二次カラムにペプチドフラクションを導入するため、サンプルインジェクター13a、13b、13cが各々の二次カラムセット41、42、43にそれぞれ具備され、連結されている。それぞれのカラムセットに対し予め定められた時点で予め定められた溶媒勾配を提供するため、溶媒ポンプ12a、12b、12cを内含する溶媒システムが各々の二次カラムセット41、42、43にそれぞれ具備され連結されている。一組の入口バルブ44が、溶媒ポンプからの溶媒流及びサンプルインジェクターからのサンプル流を制御し二次カラムセット41、42、43内の二次カラムの入口まで導く。廃棄物容器47、フラクションコレクター48及び/又はオンライン接続された分析装置49のイオン源に対し、二次カラムの出口41a、41b、41c、42aが連結され二次カラムからの溶出物を導いている。バルブ14、51の作動を制御し誘導するため、バルブコントロールシステム50が具備されている。   In the system 30 for sorting the peptides of FIG. 13, a single modified fraction of peptides produced from a primary chromatography run is processed at a given time per column. The fractions are loaded one at a time on the selected column, and a solvent gradient is provided for each respective column to effect separation of the modified peptides in each fraction from unmodified peptides. Sample injectors 13a, 13b, and 13c are provided and connected to each of the secondary column sets 41, 42, and 43, respectively, for introducing peptide fractions into selected secondary columns within the secondary column set. In order to provide a predetermined solvent gradient at a predetermined time for each column set, a solvent system including solvent pumps 12a, 12b, 12c is provided in each secondary column set 41, 42, 43, respectively. Provided and connected. A set of inlet valves 44 controls and directs the solvent flow from the solvent pump and the sample flow from the sample injector to the secondary column inlets in the secondary column sets 41, 42, 43. Secondary column outlets 41a, 41b, 41c, 42a are connected to the waste container 47, the fraction collector 48 and / or the ion source of the analyzer 49 connected online to guide the effluent from the secondary column. . A valve control system 50 is provided for controlling and guiding the operation of the valves 14, 51.

溶媒ポンプ12a、12b、12cは、選択された時間的周期でそれぞれのカラムセット41、42、43のための予め定められた溶媒勾配を開始させるように構成されている。例えば、第1の溶媒ポンプ12aは、第1のセット41の二次カラム41a、41b、41cの中で各フラクションの分離をもたらすため第1の予め定められた時間でカラムセット41内で第1の適切な溶媒勾配を初期化する。溶媒勾配は、第1のセット内が各二次カラム41a、41b、41c全体にわたり展開される。選択された遅延の後、第2の溶媒ポンプ12bは、第2の予め定められた時間で二次カラム42の第2のセットの中で同一の又は実質的に同一の溶媒勾配を初期化する。第2の溶媒システムは、第2のセット42内の二次カラム42a、42b、42c内で各フラクションの分離をもたらすため、各々の二次カラム42a、42b、42c全体にわたり溶媒勾配を展開させる。最後に、選択された遅延の後、第3の溶媒ポンプ12Cが、第3のフラクションセットの分離をもたらすべく第3の二次カラムセット43内で同一の又は実質的に同一の溶媒勾配を初期化する。記述された構成は、フラクション内の改変されたペプチド及びその改変されたペプチドに対応するタンパク質を同定するため、分離され単離されたペプチドの連続流をフラクションコレクター48及び/又はオンライン接続された分析装置49のイオン源に提供する。   The solvent pumps 12a, 12b, 12c are configured to initiate a predetermined solvent gradient for each column set 41, 42, 43 at a selected time period. For example, the first solvent pump 12a is the first in the column set 41 at a first predetermined time to effect separation of each fraction in the secondary columns 41a, 41b, 41c of the first set 41. Initialize the appropriate solvent gradient. A solvent gradient is developed across each secondary column 41a, 41b, 41c in the first set. After the selected delay, the second solvent pump 12b initializes the same or substantially the same solvent gradient in the second set of secondary columns 42 at a second predetermined time. . The second solvent system develops a solvent gradient across each secondary column 42a, 42b, 42c to provide separation of each fraction within the secondary columns 42a, 42b, 42c in the second set 42. Finally, after a selected delay, the third solvent pump 12C initially initiates the same or substantially the same solvent gradient in the third secondary column set 43 to provide separation of the third fraction set. Turn into. The described arrangement allows the fraction collector 48 and / or on-line analysis of a continuous stream of separated and isolated peptides to identify the modified peptide in the fraction and the protein corresponding to the modified peptide. Provided to the ion source of the device 49.

図13のペプチドをソーティングするためのシステムは、一次カラムよりも実質的に小さい二次カラムセット41a、41b、41c、42a、42b、42c、43a、43b、43cを用いて実現できる。二次カラム41a、41b、41c、42a、42b、42c、43a、43b、43cは同様に、さほど高価でない使い捨ての材料で形成されていてよい。このようにして、例示された実施態様のペプチドをソーティングするためのシステム30は、本発明のプロテオーム分析の速度及び効率を著しく改善するばかりでなく、分析の実施コストを削減する。上述の機械的原理は、非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離するため又は、改変されたペプチドから同定ペプチドを分離するために使用することができる。   The system for sorting the peptides of FIG. 13 can be implemented using secondary column sets 41a, 41b, 41c, 42a, 42b, 42c, 43a, 43b, 43c that are substantially smaller than the primary column. Similarly, the secondary columns 41a, 41b, 41c, 42a, 42b, 42c, 43a, 43b, 43c may be formed of a less expensive disposable material. In this way, the system 30 for sorting the peptides of the illustrated embodiment not only significantly improves the speed and efficiency of the proteome analysis of the present invention, but also reduces the cost of performing the analysis. The mechanical principles described above can be used to separate flagged peptides from unmodified peptides or to separate identified peptides from modified peptides.

それによって、もう1つの実施態様においては、本発明は、ペプチドをソーティングするためのシステムにおいて、a)規定の条件セットの下でタンパク質ペプチド混合物を複数のフラクションへと分離することを目的とし、それによって各フラクションがその後少なくとも1つのアミノ酸の改変を受けてフラグを立てたペプチドを生成することになり、かつ改変されたフラクションは1セットのプールされたフラクションの形にプールされた、各々のプールされたフラクションが少なくとも2つの改変されたフラクションを含んでいる一次クロマトグラフィーカラム、及び;b)第1のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラムと並列に配置された少なくとも1本の第2の二次クロマトグラフィーカラムを含みかつ、規定の条件セットと実質的に同一である条件の下でフラグを立てたペプチドの単離を行ない、それによって(i)1つのプール内の異なるフラクションからのフラグを立てたペプチドの間又はプール間で及び(ii)フラグを立てたペプチドと未改変ペプチドの間で溶出オーバラップが全く存在しないようにしている1セットの二次クロマトグラフィーカラム、を含むシステムを提供している。   Thereby, in another embodiment, the present invention aims at separating a protein peptide mixture into a plurality of fractions under a defined set of conditions in a system for sorting peptides, Each fraction is then subjected to at least one amino acid modification to produce a flagged peptide, and the modified fractions are pooled into a set of pooled fractions, each pooled A primary chromatography column wherein the fraction comprises at least two modified fractions; and b) a first secondary chromatography column for separating the first pooled fraction and a second pooled First secondary chroma to separate the fractions Isolate flagged peptides under conditions that include at least one second secondary chromatography column placed in parallel with the tomography column and are substantially identical to a defined set of conditions So that there is no elution overlap between (i) flagged peptides from different fractions within a pool or between pools and (ii) flagged and unmodified peptides A system comprising a set of secondary chromatography columns.

さらにもう1つの実施態様においては、規定の条件セットの下でタンパク質ペプチド混合物を複数のフラクションへと分離することを目的とし、それによって各フラクションがその後少なくとも1つのアミノ酸の改変を受けて改変されたペプチドと未改変ペプチドを生成することになり、かつ改変されたフラクションは1セットのプールされたフラクションの形にプールされた、各々のプールされたフラクションが少なくとも2つの改変されたフラクションを含んでいる一次クロマトグラフィーカラム;及び第1のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラムと並列に配置された少なくとも1本の第2の二次クロマトグラフィーカラムを含みかつ、規定の条件セットと実質的に同一である条件の下で同定ペプチドの単離を行ない、それによって(i)1つのプール内の異なるフラクションからの同定ペプチドの間又はプール間で及び(ii)同定ペプチドと改変されたペプチドの間で溶出オーバラップが全く存在しないようにしている1セットの二次クロマトグラフィーカラムを含む、ペプチドをソーティングするためのシステムを提供している。   In yet another embodiment, the object is to separate the protein peptide mixture into a plurality of fractions under a defined set of conditions, whereby each fraction has been subsequently modified with at least one amino acid modification Peptides and unmodified peptides will be generated, and the modified fractions are pooled into a set of pooled fractions, each pooled fraction containing at least two modified fractions In parallel with a first chromatography column; and a first secondary chromatography column for separating a first pooled fraction and a first secondary chromatography column for separating a second pooled fraction. At least one second secondary cluster arranged Isolation of identified peptides under conditions that include a matography column and are substantially identical to a defined set of conditions, thereby (i) between or between identified peptides from different fractions within one pool And (ii) providing a system for sorting peptides, including a set of secondary chromatography columns ensuring that no elution overlap exists between the identified peptide and the modified peptide .

もう1つの実施態様においては、システムはさらに、第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2の二次クロマトグラフィーカラムからの溶出物を回収するための第2のクロマトグラフィーカラムセットに対する出口を含む。   In another embodiment, the system further includes an outlet to a second chromatography column set for collecting eluate from the first secondary chromatography column and the second secondary chromatography column.

もう1つの実施態様においては、システムはさらに、出口に連結された分析装置を含む。   In another embodiment, the system further includes an analyzer coupled to the outlet.

もう1つの実施態様においては、システムはさらに、二次クロマトグラフィーカラムセットから廃棄物を回収するための出口に連結された廃棄物容器を含む。   In another embodiment, the system further includes a waste container coupled to the outlet for collecting waste from the secondary chromatography column set.

さらにもう1つの実施態様においては、システムはさらに、第1の二次カラム及び第2の二次カラムのうちの1本の中にプールされたフラクションを注入するため二次クロマトグラフィーカラムセットに結合されたサンプルインジェクターを含む。   In yet another embodiment, the system is further coupled to a secondary chromatography column set for injecting a pooled fraction into one of the first secondary column and the second secondary column. Sampled injector.

さらにもう1つの実施態様においては、システムはさらに、サンプルインジェクターから第1の二次カラム及び第2の二次カラムのうちの1本までプールされたフラクションを導くためのサンプル注入バルブセットを含む。   In yet another embodiment, the system further includes a sample injection valve set for directing a pooled fraction from the sample injector to one of the first secondary column and the second secondary column.

さらにもう1つの実施態様においては、システムはさらに、二次クロマトグラフィーカラムセットに対し溶媒勾配を提供するための溶媒システムを含む。   In yet another embodiment, the system further includes a solvent system for providing a solvent gradient for the secondary chromatography column set.

さらにもう1つの実施態様においては、前記溶媒システムには、第1の二次クロマトグラフィーカラムに対して溶媒勾配を提供するための第1の溶媒ポンプ及び第2の二次クロマトグラフィーカラムに対して溶媒勾配を提供するための第2の溶媒ポンプが含まれている。   In yet another embodiment, the solvent system includes a first solvent pump for providing a solvent gradient for the first secondary chromatography column and a second secondary chromatography column. A second solvent pump for providing a solvent gradient is included.

もう1つの実施態様においては、前記溶媒システムには、第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2の二次クロマトグラフィーカラムに連結された溶媒ポンプ、第1の二次クロマトグラフィーカラムへの溶媒流を調節するための第1の流量調節器及び第2の二次クロマトグラフィーカラムへの溶媒流を調節するための第2の流量調節器が含まれている。   In another embodiment, the solvent system includes a solvent pump coupled to the first secondary chromatography column and the second secondary chromatography column, solvent flow to the first secondary chromatography column. A first flow controller for adjusting the flow rate and a second flow control device for adjusting the solvent flow to the second secondary chromatography column.

もう1つの実施態様においては、システムはさらに、二次クロマトグラフィーカラムセットから溶出物を回収するためのフラクションコレクターを含む。   In another embodiment, the system further includes a fraction collector for collecting the eluate from the secondary chromatography column set.

さらにもう1つの実施態様においては、システムはさらに、サンプル注入バルブセットを制御するためのバルブ制御システムを含む。   In yet another embodiment, the system further includes a valve control system for controlling the sample injection valve set.

さらにもう1つの実施態様においては、前記システム内で、第1及び第2の二次クロマトグラフィーカラムは、一次カラムと実質的に同一である。   In yet another embodiment, within the system, the first and second secondary chromatography columns are substantially identical to the primary column.

さらにもう1つの実施態様においては、前記システム内では、タンパク質ペプチド混合物の分離をもたらすために第1の溶媒勾配が一次カラムに適用され、プールされたフラクションの分離をもたらすために、第1の溶媒勾配と実質的に同一のものである第2の溶媒勾配が二次カラムに適用される。   In yet another embodiment, within the system, a first solvent gradient is applied to the primary column to effect separation of the protein peptide mixture and the first solvent to effect separation of the pooled fractions. A second solvent gradient that is substantially the same as the gradient is applied to the secondary column.

もう1つの実施態様においては、本発明は、第1のクロマトグラフィーカラム及びそれと実質的に並列に配置された第2のクロマトグラフィーカラムを含む第1のクロマトグラフィーカラムセット、第1のクロマトグラフィーカラムセットにサンプルを提供するための第1のサンプルインジェクター、第1の予め定められた時点で第1のクロマトグラフィーカラムに対し予め定められた溶媒勾配を提供するための第1の溶媒システム、第3のクロマトグラフィーカラム及びそれと実質的に並列に配置された第4のクロマトグラフィーカラムを含む第2のクロマトグラフィーカラムセット、第2のクロマトグラフィーカラムセットにサンプルを提供するための第2のサンプルインジェクター、及び第2の予め定められた時点で第2のクロマトグラフィーカラムに対し予め定められた溶媒勾配を提供するため第2の溶媒システムを含むペプチドをソーティングするためのシステムを提供する。   In another embodiment, the present invention provides a first chromatography column set comprising a first chromatography column and a second chromatography column disposed substantially in parallel therewith, a first chromatography column. A first sample injector for providing a sample to the set; a first solvent system for providing a predetermined solvent gradient to the first chromatography column at a first predetermined time point; A second chromatography column set comprising a chromatography column and a fourth chromatography column arranged substantially in parallel therewith, a second sample injector for providing a sample to the second chromatography column set, And a second chromatogram at a second predetermined time point Provides a system for sorting peptides comprising a second solvent system for providing a solvent gradient to a predetermined relative fee column.

さらにもう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、クロマトグラフィーカラムから廃棄物を回収するため、第1及び第2のクロマトグラフィーカラムセットの出力端に連結された廃棄物容器を含む。さらにもう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、予め定められた間隔で、カラムから溶出物を回収するため、第1及び第2のクロマトグラフィーカラムセットの出力端に連結されているフラクションコレクターを含む。さらにもう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、第1及び第2のクロマトグラフィーカラムの出力端に連結された分析装置を含む。もう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、クロマトグラフィーカラムの入口を制御するためクロマトグラフィーカラムの入口に連結された入口バルブセットを含む。さらにもう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、カラムから廃棄物容器、フラクションコレクター及び分析装置のうちの1つまで溶出物を導くためクロマトグラフィーカラムの出口に連結された出口バルブセットを含む。さらにもう1つの実施態様においては、このソーティングシステムはさらに、入口バルブセット及び出口バルブセットを制御するためのバルブ制御システムを含む。   In yet another embodiment, the sorting system further includes a waste container coupled to the output ends of the first and second chromatography column sets for recovering the waste from the chromatography column. In yet another embodiment, the sorting system further includes a fraction coupled to the output ends of the first and second chromatography column sets for collecting eluate from the column at predetermined intervals. Includes collectors. In yet another embodiment, the sorting system further includes an analyzer coupled to the output ends of the first and second chromatography columns. In another embodiment, the sorting system further includes an inlet valve set coupled to the inlet of the chromatography column to control the inlet of the chromatography column. In yet another embodiment, the sorting system further includes an outlet valve set coupled to the outlet of the chromatography column to direct the eluate from the column to one of the waste container, fraction collector and analyzer. Including. In yet another embodiment, the sorting system further includes a valve control system for controlling the inlet valve set and the outlet valve set.

もう1つ実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物のフラクションセットを提供する工程;第1の並列なクロマトグラフィーカラムセット及び第2の並列なクロマトグラフィーカラムセットを含むペプチドをソーティングするためのシステムを提供する工程、タンパク質ペプチド混合物の第1のフラクションセットを第1のカラムセットにかける工程;タンパク質ペプチド混合物の第2のフラクションセットを第2のカラムセットにかける工程;第1のフラクションセットの分離を初期化するため、第1の予め定められた時間に第1のカラムセット内に溶媒勾配を提供する工程;及び第2のフラクションセットの分離を初期化するため第1の予め定められた時間に続く第2の予め定められた時間に第2のカラムセット内に溶媒勾配を提供する工程を含む、ペプチド分離方法を提供する。さらにもう1つ実施態様においては、本発明はさらに、第1のカラムセットから廃棄物容器、フラクションコレクター及び分析装置のうちの1つまで溶出物を導く工程を含む。さらにもう1つ実施態様においては、本発明はさらに、第2のカラムセットから廃棄物容器、フラクションコレクター及び分析装置のうちの1つまで溶出物を導く工程を含む。   In another embodiment, the present invention provides a fraction set of protein peptide mixtures; for sorting peptides comprising a first parallel chromatography column set and a second parallel chromatography column set Providing a system, applying a first fraction set of a protein peptide mixture to a first column set; applying a second fraction set of a protein peptide mixture to a second column set; Providing a solvent gradient within the first column set at a first predetermined time to initialize the separation; and a first predetermined to initialize the separation of the second fraction set. Dissolved in the second column set at a second predetermined time following the time. Comprising providing a gradient, to provide the peptide separation methods. In yet another embodiment, the invention further includes directing the eluate from the first column set to one of the waste container, fraction collector, and analyzer. In yet another embodiment, the invention further includes directing the eluate from the second column set to one of the waste container, fraction collector, and analyzer.

もう1つ実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチドを単離する方法において、(a)タンパク質ペプチド混合物を分離するための一次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;(b)規定の条件セット下でタンパク質ペプチド混合物を1セットのフラクションへと分離するべく一次クロマトグラフィーカラム内にタンパク質ペプチド混合物を注入する工程;(c)フラクションセット内のフラクションのうちの少なくとも1つを改変させて1セットの改変されたフラクションを形成する工程であって、改変されたフラクションがフラグを立てたペプチドのサブセット及び未改変ペプチドのサブセットを含む工程;(d)第1の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションをプールして第1のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第1及び第2の改変されたフラクションからのフラグを立てたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの未改変ペプチドとフラグを立てたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(e)第3の改変されたフラクションと第4の改変されたフラクションをプールして第2のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第3及び第4の改変されたフラクションからのフラグを立てたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの未改変ペプチドとフラグを立てたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(f)未改変ペプチドのサブセットからフラグを立てたペプチドのサブセットを分離するため第1の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(g)第1の改変されたフラクションを第2の改変されたフラクション内のフラグを立てたペプチドのサブセットを単離するべく規定の条件セット下で二次クロマトグラフィーカラムを用いて第1のプールされたフラクションを分離する工程を含む、方法を提供する。   In another embodiment, the present invention provides a method for isolating flagged peptides from a protein peptide mixture, comprising: (a) providing a primary chromatography column for separating the protein peptide mixture; ) Injecting the protein peptide mixture into the primary chromatography column to separate the protein peptide mixture into a set of fractions under a defined set of conditions; (c) modifying at least one of the fractions in the fraction set; Forming a set of modified fractions, wherein the modified fraction comprises a flagged subset of peptides and a subset of unmodified peptides; (d) a first modified fraction; Pool the second modified fraction Forming a first pooled fraction, wherein i) between the flagged peptides from the first and second modified fractions, and ii) the unmodified peptides of said fractions (E) pooling the third modified fraction and the fourth modified fraction to form a second pooled fraction; no elution overlap between the flagged peptides; Wherein i) an elution overlap between the flagged peptides from the third and fourth modified fractions, and ii) between the unmodified peptide and the flagged peptides of the fractions. (F) a first secondary chromatogram to separate a flagged subset of peptides from a subset of unmodified peptides; Providing a fee column; and (g) subjecting the first modified fraction to secondary chromatography under a defined set of conditions to isolate a subset of flagged peptides within the second modified fraction. A method is provided that includes separating a first pooled fraction using a column.

もう1つ実施態様においては、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチドを単離する方法において、(a)タンパク質ペプチド混合物を分離するための一次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;(b)規定の条件セット下でタンパク質ペプチド混合物を1セットのフラクションへと分離するべく一次クロマトグラフィーカラム内にタンパク質ペプチド混合物を注入する工程;(c)フラクションセット内のフラクションのうちの少なくとも1つを改変させて1セットの改変されたフラクションを形成する工程であって、改変されたフラクションが改変されたペプチドのサブセット及び同定ペプチドのサブセットを含む、工程;(d)第1の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションをプールして第1のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第1及び第2の改変されたフラクションからの改変されたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの同定ペプチドと改変されたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(e)第3の改変されたフラクションと第4の改変されたフラクションをプールして第2のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第3及び第4の改変されたフラクションからの同定ペプチドの間及び、ii)前記フラクションの同定ペプチドと改変されたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(f)同定ペプチドのサブセットから改変されたペプチドのサブセットを分離するため第1の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(g)第1の改変されたフラクションを第2の改変されたフラクション内の同定ペプチドのサブセットを単離するべく規定の条件セット下で二次クロマトグラフィーカラムを用いて第1のプールされたフラクションを分離する工程を含む、方法を提供する。   In another embodiment, the present invention provides a method for isolating flagged peptides from a protein peptide mixture, comprising: (a) providing a primary chromatography column for separating the protein peptide mixture; ) Injecting the protein peptide mixture into the primary chromatography column to separate the protein peptide mixture into a set of fractions under a defined set of conditions; (c) modifying at least one of the fractions in the fraction set Forming a set of modified fractions, wherein the modified fraction comprises a modified subset of peptides and a subset of identified peptides; (d) a first modified fraction and a first Pool 2 modified fractions Forming one pooled fraction, wherein i) between the modified peptides from the first and second modified fractions and ii) the identified peptide of the fraction and the modified peptide (E) pooling the third modified fraction and the fourth modified fraction to form a second pooled fraction, wherein no elution overlap exists between: I) between the identified peptides from the third and fourth modified fractions, and ii) no elution overlap between the identified peptides of the fractions and the modified peptides; (f) the identified peptides Providing a first secondary chromatography column to separate a modified subset of peptides from the subset of; and ( ) Separating the first pooled fraction using a secondary chromatography column under a defined set of conditions to isolate the first modified fraction from a subset of identified peptides in the second modified fraction A method comprising the steps of:

さらにもう1つ実施態様においては、本発明はさらに、第3の改変されたフラクション及び第4の改変されたフラクション内のフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのサブセットを単離するための規定の条件セット下で第1の二次クロマトグラフィーカラムを用いて第2のプールされたフラクションを分離する工程を含む。   In yet another embodiment, the present invention further provides defined conditions for isolating flagged peptides or subsets of identified peptides within the third modified fraction and the fourth modified fraction. Separating a second pooled fraction using a first secondary chromatography column under set.

さらにもう1つ実施態様においては、前記方法はさらに、(h)1つのフラクション内の未改変ペプチドのサブセットから改変されたペプチドサブセットを分離するため、第1の二次クロマトグラフィーカラムと実質的に並列して配置された第2の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(i)第3の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションの中の改変されたペプチドのサブセットを単離するべく規定の条件セット下で第2の二次クロマトグラフィーカラムを用いて第2のプールされたフラクションを分離する工程を含む。   In yet another embodiment, the method further comprises: (h) substantially separating the modified peptide subset from the unmodified peptide subset in one fraction with a first secondary chromatography column. Providing a second secondary chromatography column arranged in parallel; and (i) isolating a third modified fraction and a subset of modified peptides in the second modified fraction. Preferably, separating the second pooled fraction using a second secondary chromatography column under a defined set of conditions.

さらにもう1つ実施態様においては、前記方法はさらに、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを分析装置まで導く工程を含む。   In yet another embodiment, the method further comprises directing the flagged or identified peptide to an analyzer.

さらにもう1つ実施態様においては、前記方法はさらに、データベース検索と組合せて、分析装置を用いて同定ペプチド又はフラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程を含む。   In yet another embodiment, the method further comprises identifying the identified peptide or flagged peptide and its corresponding protein using an analytical device in combination with a database search.

以下では、本発明の異なる工程のうちのいくつかについてさらに多くの情報を提供する記述が提示される。   In the following, a description is provided that provides more information about some of the different steps of the present invention.

I.タンパク質ペプチド混合物の調製
タンパク質を含有するサンプル(タンパク質ペプチド混合物)に由来するタンパク質ペプチド混合物が、化学的又は酵素的分割又は消化といったような当該技術分野において記述されている方法により得られる。好ましい1態様においては、タンパク質は、タンパク質分解酵素によって消化される。トリプシンは、リシン及びアルギニンの部位で分割して、標準的にアミノ酸約5〜50個という長さ及び約500〜5000ダルトンの分子量をもつ荷電ペプチドを生み出すことから、特に好適な酵素である。かかるペプチドは、質量分析法による分析のために特に適している。本発明においても同様に使用可能なプロテアーゼの制限的意味の無いリストとしては、Lysobacter enzymogenesエンドプロテイナーゼLys-C、Staphylocolococus aureusエンドプロテイナーゼGlu-C(V8プロテアーゼ)、Pseudomonos fragiエンドプロテイナーゼAsp-N及びクロストリパインがある。本発明では、Bacillus subtilisズブチリシン、プロカインペプシン及びTritirachium albumプロテイナーゼKといった特異性がさらに低いプロテイナーゼも使用できる。
I. Preparation of protein peptide mixtures Protein peptide mixtures derived from samples containing proteins (protein peptide mixtures) are obtained by methods described in the art such as chemical or enzymatic resolution or digestion. In a preferred embodiment, the protein is digested by proteolytic enzymes. Trypsin is a particularly preferred enzyme because it splits at the lysine and arginine sites to produce a charged peptide that is typically about 5-50 amino acids long and has a molecular weight of about 500-5000 daltons. Such peptides are particularly suitable for analysis by mass spectrometry. Similarly, a non-restrictive list of proteases that can be used in the present invention includes Lysobacter enzymogenes endoproteinase Lys-C, Staphylocolococus aureus endoproteinase Glu-C (V8 protease), Pseudomonos fragi endoproteinase Asp-N, and Clostri. There is a pine. In the present invention, proteinases having lower specificities such as Bacillus subtilis subtilisin, procaine pepsin and Tritrirachium album proteinase K can also be used.

代替的には、タンパク質をペプチドに分割するために、化学的試薬を使用することもできる。例えば、メチオニン残基においてタンパク質を分割するためには、臭化シアンを用いることができる。酸性条件下で、制限された加水分解により、化学的フラグメント化を適用することもできる。代替的には、トリプトファン部位で分割するべく、BNPS−スカトールを使用することができる。イソチオシアネートを伴う化学的に誘発されたラダーを用いるか又はアミノペプチダーゼ処理を用いた、部分的NH2末端分解を使用することもできる。 Alternatively, chemical reagents can be used to split the protein into peptides. For example, cyanogen bromide can be used to cleave proteins at methionine residues. Chemical fragmentation can also be applied by limited hydrolysis under acidic conditions. Alternatively, BNPS-skatole can be used to resolve at the tryptophan site. Using chemically or using induced ladder or aminopeptidase treatment with isothiocyanate, it can also be used partly NH 2 -terminal degradation.

II.クロマトグラフィー
本願で使用されている「クロマトグラフィー工程」又は「クロマトグラフィー」という語は、化学的物質を分離するための方法を意味し、当該技術分野において広範に利用可能である。好ましいアプローチにおいては、通常は細く分割された固体、フィルター材料のシート又は固体の表面上の液体の薄膜である静止した物質上の気体又は液体の移動流から化学物質が吸着される相対速度が用いられる。クロマトグラフィーは、存在する個々の物質の数、性質又は相対量についての詳細な知識が事前に存在しない場合でさえ、化合物の混合物を分離することのできる多目的方法である。この方法は、生物由来の化学的化合物(例えばアミノ酸、タンパク質のフラグメント、ペプチド、タンパク質、リン脂質、ステロイドなど)及び香料及びフレーバといったような揮発性芳香族混合物及び石油の複合混合物の分離のために広く使用されている。最も広く用いられているカラム状液体技術は、ポンプが液体移動相を高圧下で高効率の密に詰込まれたカラム内に強制的に通す高性能液体クロマトグラフィーである。クロマトグラフィー技術についての近年の概観は、本願に参考として組み込まれるMeyer M., 1998、ISBN:047198373X及びCappiello A. et al.(2001)Mass Spectrom. Rev. 20(2):88-104によって記述されている。当該技術分野で記述されたその他の最近開発された方法及び当該技術分野において利用可能となってきた新しいクロマトグラフィー方法も同様に使用可能である。クロマトグラフィーのいくつかの例としては、逆相クロマトグラフィー(RP)、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー又はアフィニティクロマトグラフィー例えばイムノアフィニティ及び固定化金属アフィニティクロマトグラフィーがある。
II. Chromatography As used herein, the term “chromatography step” or “chromatography” refers to a method for separating chemical substances and is widely available in the art. The preferred approach uses relative velocities at which chemicals are adsorbed from a moving stream of gas or liquid on a stationary substance, usually a finely divided solid, a sheet of filter material or a thin film of liquid on the surface of the solid. It is done. Chromatography is a versatile method that can separate a mixture of compounds even if there is no prior knowledge of the number, nature or relative amount of the individual substances present. This method is for the separation of biological chemical compounds (eg amino acids, protein fragments, peptides, proteins, phospholipids, steroids, etc.) and volatile aromatic mixtures such as fragrances and flavors and complex mixtures of petroleum. Widely used. The most widely used columnar liquid technology is high performance liquid chromatography in which the pump forces the liquid mobile phase under high pressure into a highly efficient closely packed column. A recent overview of chromatographic techniques is described by Meyer M., 1998, ISBN: 047198373X and Cappiello A. et al. (2001) Mass Spectrom. Rev. 20 (2): 88-104, incorporated herein by reference. Has been. Other recently developed methods described in the art and new chromatographic methods that have become available in the art can be used as well. Some examples of chromatography include reverse phase chromatography (RP), ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, size exclusion chromatography, gel filtration chromatography or affinity chromatography such as immunoaffinity and immobilized metals There is affinity chromatography.

クロマトグラフィーは、複数の分離技術の1つである。キャピラリー電気泳動法、フリーフロー電気泳動法などといった電気泳動法及び全ての変形態様がこのグループのもう1つの成員である。後者の場合、駆動力は電界であり、これが異なるイオン電荷の溶質に対し異なる力を及ぼす。抵抗力は、流れない溶媒の粘度である。これらの力の組合せは、各溶質に固有のイオン浮動度を生み出す。いくつかの例としては、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS−PAGE)及び未変性ゲル電気泳動法がある。キャピラリー電気泳動法には、キャピラリーゲル電気泳動法、キャピラリーゾーン電気泳動法、キャピラリー電気クロマトグラフィー、キャピラリー等電点及びアフィニティ電気泳動法が含まれる。これらの技術は、本願に参考として組み込まれている、Mckay P., 化学入門、Science Seminar, Genetech Inc.再生科学部門の中で記述されている。   Chromatography is one of several separation techniques. Electrophoresis methods such as capillary electrophoresis, free flow electrophoresis, etc. and all variants are another member of this group. In the latter case, the driving force is an electric field, which exerts different forces on different ionic charge solutes. Resistance is the viscosity of the solvent that does not flow. The combination of these forces creates a unique ionic float for each solute. Some examples include sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and native gel electrophoresis. Capillary electrophoresis includes capillary gel electrophoresis, capillary zone electrophoresis, capillary electrochromatography, capillary isoelectric point, and affinity electrophoresis. These techniques are described in Mckay P., Introduction to Chemistry, Science Seminar, Genetech Inc., Department of Regenerative Science, incorporated herein by reference.

III.緩衝液
本発明の方法は、一次ランにおける分離条件、改変工程における反応条件、二次ランにおける分離条件及び質量分析計といったような分析装置内の溶出するフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを分析するための条件の間の相容性を必要とする。前述の通り、一次ラン及び二次ランにおけるクロマトグラフィー条件及び改変反応により誘発されたクロマトグラフィーシフトの組合せは、一次ランにおいてタンパク質ペプチド混合物から得られた各フラクションからフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを単離する可能性を決定する。同様に前述した通り、好ましい実施態様において、一次ラン及び二次ランのクロマトグラフィー条件は同じであるか又は実質的に類似している。
III. Buffer The method of the present invention analyzes the flagged peptides or identified peptides in the analytical device such as separation conditions in the primary run, reaction conditions in the modification step, separation conditions in the secondary run and mass spectrometer. In order to require compatibility between conditions. As described above, the combination of chromatographic conditions and the chromatographic shift induced by the modification reaction in the primary run and the secondary run, the flagged peptide or identification peptide from each fraction obtained from the protein peptide mixture in the primary run. Determine the likelihood of isolation. Similarly, as described above, in preferred embodiments, the chromatographic conditions for primary and secondary runs are the same or substantially similar.

さらに好ましい実施態様においては、両方のクロマトグラフィー工程で使用される緩衝液及び/又は溶媒は、2つのクロマトグラフィー工程の間の改変工程で化学的及び/又は酵素的反応の効率の良い進行を可能にするのに必要とされる条件と相容性あるものである。特に好ましい実施態様においては、一次ラン、二次ラン及び改変工程における溶媒及び緩衝液の性質は、同一か又は実質的に類似している。さらに好ましい実施態様においては、前記緩衝液及び溶媒は、質量分析を実施するのに必要とされる条件と相容性をもつ。かかる緩衝液及び溶媒を規定するには、調整及び微調整が必要である(そしてかかる条件は、先行技術において利用可能ではない)。この同調を示す例は、例えば例9の中で記述されている。   In a further preferred embodiment, the buffers and / or solvents used in both chromatographic steps allow an efficient progression of chemical and / or enzymatic reactions in a modification step between the two chromatographic steps. It is compatible with the conditions required to make it. In particularly preferred embodiments, the nature of the solvent and buffer in the primary run, secondary run and modification steps are the same or substantially similar. In a further preferred embodiment, the buffer and solvent are compatible with the conditions required to perform mass spectrometry. To define such buffers and solvents requires adjustments and fine adjustments (and such conditions are not available in the prior art). An example showing this tuning is described in Example 9, for example.

特定のタイプのフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを伴う本発明の一部の実施態様については、一次ラン、改変工程、二次ラン及び分析の手順全体を通して使用できる同一か又は実質的に類似緩衝液及び/又は溶媒の1つのセットを設計することは、不可能とはいわないまでも非常に困難である。   For some embodiments of the present invention with certain types of flagged or identified peptides, the same or substantially similar buffer that can be used throughout the primary run, modification step, secondary run, and analytical procedure Designing one set of liquids and / or solvents is very difficult if not impossible.

例えば、改変工程においてはペプチドを改変するための化学的及び/又は酵素的反応は、一次ラン及び/又は二次ランにおいて使用される緩衝液と相容性のない特異的な反応条件を要求する。これらの場合、フラクション内の緩衝液/溶媒条件は、改変工程の前及び/又は後に変更され、この変更は、例えば抽出、凍結乾燥及び再溶解工程、沈殿及び再溶解工程、適切な緩衝液/溶媒に対する透析またさらには急勾配での高速逆相分離といったような当該技術分野において記述された方法を用いて実施される。   For example, chemical and / or enzymatic reactions to modify peptides in the modification step require specific reaction conditions that are incompatible with the buffers used in the primary and / or secondary runs. . In these cases, the buffer / solvent conditions within the fraction are changed before and / or after the modification step, such as extraction, lyophilization and redissolution steps, precipitation and redissolution steps, appropriate buffer / solvent steps. It is carried out using methods described in the art such as dialysis against solvents or even rapid reverse phase separation with steep gradients.

もう1つの厄介な問題は、一次ランを開始する前にタンパク質ペプチド混合物中に存在する緩衝液/溶媒の組成でありうる。本願で以上に言及した前処理工程の適用は、一次ランを実施するための緩衝液/溶媒とは相容性のない特異的緩衝液/溶媒条件を要求する可能性がある。代替的には、その生物供給源からのタンパク質の調製/単離のための条件は、結果として、一次ランにマイナスの干渉を与える化合物でのタンパク質混合物又はタンパク質ペプチド混合物の汚染をもたらす可能性がある。これらの状況下では、タンパク質混合物又はタンパク質ペプチド混合物の緩衝液/溶媒組成は、一次ランと相容性あるものにするべく変更される。かかる変更は、例えば抽出、凍結乾燥及び再溶解工程、沈殿及び再溶解工程、適切な緩衝液/溶媒に対する透析またさらには急勾配での高速逆相分離といったような当該技術分野において記述された方法を用いて実施される。   Another troublesome issue may be the buffer / solvent composition present in the protein peptide mixture prior to initiating the primary run. Application of the pretreatment steps referred to above in this application may require specific buffer / solvent conditions that are incompatible with the buffer / solvent for performing the primary run. Alternatively, conditions for the preparation / isolation of proteins from that biological source can result in contamination of the protein mixture or protein peptide mixture with compounds that negatively interfere with the primary run. is there. Under these circumstances, the buffer / solvent composition of the protein mixture or protein peptide mixture is changed to be compatible with the primary run. Such modifications include methods described in the art such as extraction, lyophilization and reconstitution steps, precipitation and reconstitution steps, dialysis against appropriate buffers / solvents or even steep rapid reverse phase separations. It is implemented using.

本発明のさらにもう1つの実施態様においては二次ランの緩衝液/溶媒は、溶出するフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの分析の実施と相容性をもつものではない。このような場合、二次ランから回収されたフラクション内の緩衝液/溶媒は、条件を例えば質量分析計での分析と相容性あるものにするべく変更される。かかる変更は、例えば抽出、凍結乾燥及び再溶解工程、沈殿及び再溶解工程、適切な緩衝液/溶媒に対する透析またさらには急勾配での高速逆相分離といったような当該技術分野において記述された方法を用いて実施される。代替的には、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを伴うフラクションを回収し、以下三次ランと呼ばれる第3の一連の分離のために再度組合わされる。この三次ランは、溶出するフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを質量分析計で分析できるように形で設計されている。戦略及びプール戦略の例は、例えば例18に記述されている。   In yet another embodiment of the present invention, the secondary run buffer / solvent is not compatible with performing flagged or identified peptide analysis to elute. In such a case, the buffer / solvent in the fraction recovered from the secondary run is changed to make the conditions compatible with, for example, mass spectrometry analysis. Such modifications include methods described in the art such as extraction, lyophilization and reconstitution steps, precipitation and reconstitution steps, dialysis against appropriate buffers / solvents or even steep rapid reverse phase separations. It is implemented using. Alternatively, fractions with flagged or identified peptides are collected and recombined for a third series of separations, hereinafter referred to as tertiary runs. This tertiary run is designed so that the eluting flagged or identified peptide can be analyzed with a mass spectrometer. Examples of strategies and pool strategies are described in Example 18, for example.

等価物
当業者であれば、日常的な実験だけを用いて、本願に記述されている本発明の特定の実施態様に対する数多くの等価物を認識するか又はそれを究明できることだろう。例えば、クロマトグラフィーは、数多くの場合において、電気泳動法により置換され得る。電気泳動法技術には、(キャピラリー)ゲル電気泳動法、(キャピラリー)電気クロマトグラフィー、(キャピラリー)等電点及びアフィニティ電気泳動法が含まれる。さらにもう1つの等価物例においては、改変は物理的改変でもありうる。例えば、ペプチドを高温にさらすと、感熱性ペプチドの(部分的)変性が結果としてもたらされる可能性があり、その結果、これらのペプチドは、もう1つのクロマトグラフィー挙動を獲得することになる。
Equivalents Those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to the specific embodiments of the invention described herein. For example, chromatography can in many cases be replaced by electrophoretic methods. Electrophoresis techniques include (capillary) gel electrophoresis, (capillary) electrochromatography, (capillary) isoelectric point and affinity electrophoresis. In yet another equivalent example, the modification can also be a physical modification. For example, exposure of the peptides to high temperatures may result in (partial) denaturation of the thermosensitive peptides, so that these peptides acquire another chromatographic behavior.

例えば、本発明は、タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離させる方法において、(a)最初にタンパク質ペプチド混合物をクロマトグラフィーによってペプチドフラクションに分離する工程、(b)各フラクションを高温に対し露呈する工程及び(c)第2のクロマトグラフィーによって物理的に改変されたペプチドを単離する工程を含み、最初の及び第2の分離工程のクロマトグラフィーが同じクロマトグラフィータイプで実施され、両方の分離におけるクロマトグラフィー条件が好ましくは同一か又は実質的に類似している方法を提供している。逆転モードでは、高温に対する露呈の後未改変であるペプチドは、工程c)の中で単離される。特定の実施態様においては、高温に対する露呈は、二次ランの前ではなく二次ランの間に適用することさえできる。   For example, the present invention provides a method for isolating a subset of peptides from a protein peptide mixture, wherein (a) first separating the protein peptide mixture by chromatography into peptide fractions; (b) exposing each fraction to high temperatures. And (c) isolating the physically modified peptide by a second chromatography, wherein the chromatography of the first and second separation steps is performed in the same chromatographic type, Methods are provided wherein the chromatographic conditions are preferably the same or substantially similar. In the reverse mode, peptides that are unmodified after exposure to high temperature are isolated in step c). In certain embodiments, exposure to high temperatures can even be applied during the secondary run rather than before the secondary run.

もう1つの可能性は、一次ラン又は二次ランが磁界の存在下で実施されるということにある。この磁界はこのとき、磁気に対し感応性をもつペプチドの溶出又は移動に特異的に影響を及ぼす。例えば、ホスホチロシンに対して向けられた特異的抗体でコーティングされた磁気粒子が、タンパク質ペプチド混合物に添加され得る。ホスホチロシン含有ペプチドは磁界の影響を特異的に受けることになる。   Another possibility is that the primary or secondary run is performed in the presence of a magnetic field. This magnetic field then specifically affects the elution or migration of peptides that are sensitive to magnetism. For example, magnetic particles coated with a specific antibody directed against phosphotyrosine can be added to the protein peptide mixture. The phosphotyrosine-containing peptide is specifically affected by the magnetic field.

実施例
例1: メチオニン残基の特異的な化学的改変
タンパク質ペプチド混合物を、本発明に記述された方法に従って生成し、改変のために、比較的稀なアミノ酸メチオニンを選択した。文献中で立証されているように、メチオニンを改変するための1つのアプローチは、スルホキシド形成及びスルホン形成を導き得る化学的酸化によるものである。メチオニンを含むペプチドを、例えば過ギ酸又はその他の過酸を伴う強い酸化条件を用いていることにより、そのスルホン誘導体へと変換させることができる(Toennies and Homiller, 1942及びHirs, 1956)。さらに強い酸化条件はむしろ厳しく、かつ充分に選択的でない。メチオニン−スルホキシドの形成は、メチオニンと空気の接触時点で進行する。しかしながら、室温及び低pH(1%TFA)で0.5%のH22の存在下で、この反応は30分未満で完了する。興味深いことに、これらの穏やかな条件下で、酸化に対し非常に感応性がある2つのその他の残基であるシステイン及びトリプトファンは共に、ほとんど又は全く酸化されない。この結論には、多種多様なTrpペプチド、Cysペプチド及びMetペプチドを酸化させその後反応生成物をHPLC分析及び質量分析に付すことによって達した。反応の特異性の1例が図3に示されている。両方のメチオニン改変(スルホキシド及びスルホン−誘導体)が共に、非変性メチオニンに比べ高い親水性をもつ(スルホキシド誘導体よりもスルホン誘導体の方が程度は低い)。メチオニン−スルホキシドに向かってのメチオニン残基を含有するペプチドの特異的な穏やかな化学的酸化は、メチオニンに対する改変の特異性及び非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離する最適な特性を理由として、本発明において優先的に運用された。実験により、本発明の条件下で、複合ペプチド混合物又はタンパク質ペプチド混合物の中で非改変ペプチドからメチオニンスルホキシド改変ペプチドを大規模に分離するために、このメチオニン改変を効率良く使用することができる、ということが実証されている。本発明の1つの重要な要素は、ペプチドがメチオニンからそのメチオニン−スルホキシド態様へと変換された時点で疎水性が大きく低下することにある。このことは、逆相クロマトグラフィー中の有機溶媒のより低い濃度に対する酸化されたペプチドの溶出のシフトによって例示される(ここでは、前面又は親水性シフトと呼ぶ)。異なるメチオニン含有ペプチドを用いると同時に、逆相クロマトグラフィー条件を用いて、酸化されたメチオニンを含有する広い範囲のペプチドを未改変ペプチドのプールから効率良く分離できるということが実証される。クロマトグラフィー条件に応じて、酸化されたペプチドの溶出における親水性シフトが著しく異なるものでありうるということが実証されている。結果は、正しい条件を用いることにより、より低い修飾物質濃度に関する標準勾配における3分から7分以上までのシフトを得ることができる、ということを示している。これは、異なるシステム内の1つのペプチドランについて例示されている(表III)。大きいシフトは、NH4Ac/メタノール系で系統的に観察された。TFA/アセトニトリル又はHCOOH/アセトニトリルの組合せで、さらに小さいもののなお有意なシフトが認められた。原則的に、表IIIに記された全ての系は、ソーティングプロセスで使用可能である。以下の全ての例において、我々は0.1%のTFA/アセトニリトル又は0.1%のHCOOH/アセトニリトル混合物を使用した。ペプチドをソーティングするためのシステムがその他の溶媒システムの使用を排除するものではないということを明確にしておくべきである。HCOOH/アセトニトリルの組合せは、フラグを立てたペプチドが電気スプレーMSで分析される予定である場合に使用できる1つのアプローチである。興味深いことに、フラグを立てたペプチドの親水性シフトは(一次クロマトグラフィーラン内で同じフラクションに由来する場合でさえ)、同一ではなく、著しく変動する可能性さえある。それによって酸化は、配列に依存しうる可変的な効果をもつと思われる。さらに特定的には、一次ランで1分の間隔で回収されてきたメチオニンペプチドは、このとき、二次ランにおいてより大きな時間的間隔内(例えば4分以内)でそのスルホキシド態様として溶出することになる。このことは、選択されたメチオニン含有ペプチドがより大きな時間的間隔で二次ラン中に溶出しており、これが分離システムの解像能力を著しく増大させることから、主要な利点である。その結果、フラグを立てたペプチドの同時溶出は減少し、ペプチドはより漸進的に、より低い圧縮度で溶出し、それによって質量分析計に対する同定のためのより優れた提示を可能にする。
Example Example 1: Specific chemical alteration protein peptide mixture of methionine residue, produced according to the method described in the present invention, for modification was chosen relatively rare amino acid methionine. As proven in the literature, one approach to modifying methionine is by sulfoxide formation and chemical oxidation that can lead to sulfone formation. Peptides containing methionine can be converted to their sulfone derivatives, for example by using strong oxidation conditions with performic acid or other peracids (Toennies and Homiller, 1942 and Hirs, 1956). Stronger oxidation conditions are rather severe and not sufficiently selective. Formation of methionine-sulfoxide proceeds at the point of contact of methionine and air. However, in the presence of 0.5% H 2 O 2 at room temperature and low pH (1% TFA), the reaction is complete in less than 30 minutes. Interestingly, under these mild conditions, two other residues that are very sensitive to oxidation, cysteine and tryptophan, are both little or not oxidized. This conclusion was reached by oxidizing a wide variety of Trp, Cys and Met peptides and then subjecting the reaction products to HPLC analysis and mass spectrometry. An example of the specificity of the reaction is shown in FIG. Both methionine modifications (sulfoxide and sulfone-derivatives) are both more hydrophilic than the unmodified methionine (sulfone derivatives are less severe than sulfoxide derivatives). The specific mild chemical oxidation of peptides containing methionine residues towards methionine-sulfoxide is due to the specificity of modification to methionine and the optimal properties of separating flagged peptides from unmodified peptides This was preferentially used in the present invention. Experiments have shown that this methionine modification can be used efficiently to separate methionine sulfoxide modified peptides from unmodified peptides on a large scale in complex peptide mixtures or protein peptide mixtures under the conditions of the present invention. It has been proven. One important element of the present invention is that the hydrophobicity is greatly reduced when the peptide is converted from methionine to its methionine-sulfoxide embodiment. This is illustrated by a shift in the elution of the oxidized peptide to a lower concentration of organic solvent during reverse phase chromatography (referred to herein as a frontal or hydrophilic shift). While using different methionine-containing peptides, it is demonstrated that reverse phase chromatography conditions can be used to efficiently separate a wide range of peptides containing oxidized methionine from a pool of unmodified peptides. It has been demonstrated that depending on the chromatographic conditions, the hydrophilic shift in the elution of oxidized peptides can be significantly different. The results show that by using the correct conditions, a shift from 3 minutes to more than 7 minutes in the standard gradient for lower modifier concentrations can be obtained. This is illustrated for one peptide run in different systems (Table III). Large shifts were systematically observed in the NH 4 Ac / methanol system. Smaller but still significant shifts were observed with TFA / acetonitrile or HCOOH / acetonitrile combinations. In principle, all systems listed in Table III can be used in the sorting process. In all the examples below, we used 0.1% TFA / acetonilittle or 0.1% HCOOH / acetonilittle mixture. It should be clarified that the system for sorting peptides does not exclude the use of other solvent systems. The HCOOH / acetonitrile combination is one approach that can be used if the flagged peptide is to be analyzed by electrospray MS. Interestingly, the hydrophilicity shift of flagged peptides (even if derived from the same fraction within a primary chromatographic run) is not identical and can even vary significantly. Oxidation thereby appears to have a variable effect that may depend on the sequence. More specifically, the methionine peptide that has been recovered at 1 minute intervals in the primary run is then eluted as its sulfoxide form within a larger time interval (eg within 4 minutes) in the secondary run. Become. This is a major advantage because the selected methionine-containing peptide elutes in the secondary run at larger time intervals, which significantly increases the resolution capacity of the separation system. As a result, the co-elution of the flagged peptide is reduced and the peptide elutes more gradually and with a lower degree of compression, thereby allowing a better presentation for identification to the mass spectrometer.

ペプチド内でメチオニン側鎖を改変させるための代替的アプローチは、スルホニウムイオンの形成を結果としてもたらすヨウ化メチルといったようなハロゲン化アルキルとの反応である(Rothgeb et al., 1977)。この反応はゆっくりと進行し、8時間以上後に完了する。本発明で記述された方法に従って、タンパク質ペプチド混合物を生成する。例えばアニオン交換カラムで一次ランを実施し、フラクションを回収する。このフラクションは、例えばメチオニン残基を含むペプチドと特異的に反応するヨウ化メチルで改変される。その結果として、メチオニンを含むペプチドは改変され(メチオニン残基はそのスルホニウムイオンへと改変される)、異なる電荷を有し、結果として得られたフラグを立てたペプチドは、イオン交換カラム上で未改変ペプチドとは異なって移動する。一次ランと二次ランのクロマトグラフィー条件は、同一の又は類似のクロマトグラフィー条件下で実施される。より特定的には、この改変の結果、フラグを立てたペプチドがアニオン交換器(例えばMONOQ又はDEAE−カラム)上に通された時点でフラグを立てたペプチドの溶出速度は速くなり、カチオン交換器(例えばMonoS、ホスホセルロース)上では溶出速度は低下する。   An alternative approach to alter the methionine side chain within the peptide is reaction with alkyl halides such as methyl iodide resulting in the formation of sulfonium ions (Rothgeb et al., 1977). This reaction proceeds slowly and is complete after more than 8 hours. A protein peptide mixture is produced according to the method described in the present invention. For example, a primary run is performed on an anion exchange column and fractions are collected. This fraction is modified with, for example, methyl iodide, which reacts specifically with peptides containing methionine residues. As a result, the peptide containing methionine is modified (the methionine residue is modified to its sulfonium ion) and the resulting flagged peptide is not loaded on the ion exchange column. It moves differently than the modified peptide. The chromatographic conditions for the primary run and secondary run are performed under the same or similar chromatographic conditions. More specifically, as a result of this modification, the elution rate of the flagged peptide is increased when the flagged peptide is passed over an anion exchanger (eg MONOQ or DEAE-column), and the cation exchanger The elution rate decreases on (eg MonoS, phosphocellulose).

例2: システイン残基の特異的な化学的改変
タンパク質ペプチド混合物を、本願に以上で記述した方法のうちの1つを用いて生成し、システイン残基の特異的な化学的改変を実施する。この改変は、例えば、逆相HPLC中に親水性シフトを受ける、より親水性の誘導体へのシステインペプチドの特異的変換に基づくものである。いくつかの試薬がこれらの必要条件を満たすことができる。例えば、ヨードアセトアミド、ヨードアセテート、エチレンイミン、プロモエチルアミン、アクリルアミド及び4−ビニルピリシンとの反応は全て、システインを、逆相条件下でより親水性の挙動を示す化合物へと変換する。さらに、これらの化合物は全て、H22による酸化を受け、さらに一層親水性の高いその対応するスルホキシド誘導体の形成を結果としてもたらす。ここで酸化によるシフトがここではメチオニン酸化の場合に比べさほど顕著でないということに言及しておくことが重要である。しかしながら、遊離チオールシステイン誘導体とその改変され酸化された対応物の間のシフトを混ぜ合わせると、メチオニンスルホキシド形成について測定されたものと類似したフラグを立てたペプチドの全体的シフトが観察された(図4)。以下の反応スキーム(i)は、本発明に従って非改変ペプチドからフラグを立てたcysペプチドを分離するのに改変を用いることができるような形で、システイン残基をいかにして特異的に化学的改変させうるかの例を示している。そのような、プロトコルは、以下の通りである。タンパク質混合物を1%のTFA中で8Mの尿素内に溶解させ、まず最初に25℃で30分間H22(最終濃度1%)で処理し、結果として、タンパク質混合物内に存在する全てのメチオニン残基のスルホキシド形成がもたらされる。次に、タンパク質を、4体積のエタノールの添加後−20℃で一晩沈殿させる。沈殿したタンパク質を遠心分離により回収し、1回1mlのエタノール−水(体積比3:1)で洗浄する。洗浄したタンパク質ペレットを8Mの尿素、0.1Mのトリス−HCl pH8.6内で再度溶解させ、2倍のモル数の過剰のトリブチルホスフィンを添加し、全てのS−S架橋をチオール基へと変換させた。ペプチドを特異的分割(最も適切にはトリプシンが用いられる)により生成し、タンパク質ペプチド混合物をRP−HPLC(一次ラン)で分離し、二次ランの間に各々の回収されたフラクションの中の非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離できるようにするようなフラクション数で回収する。各フラクション中でシステイン残基をpH8.6の緩衝液中のアクリルアミドとの反応によりそのS−プロピオンアミド誘導体へと変換させる(Sechi and Chait, 1998)。この反応の直後に、1%のTFA中のH22で酸化を行ない、S−プロピオンアミド誘導体をより親水性のスルホキシド態様に変換させる。後者について以下の(i)で記述されている。
Example 2: Specific chemical modification of cysteine residues A protein peptide mixture is generated using one of the methods described hereinabove and specific chemical modification of cysteine residues is performed. This modification is based, for example, on the specific conversion of a cysteine peptide into a more hydrophilic derivative that undergoes a hydrophilic shift during reverse phase HPLC. Several reagents can meet these requirements. For example, reactions with iodoacetamide, iodoacetate, ethyleneimine, promoethylamine, acrylamide and 4-vinylpyricin all convert cysteine to a compound that behaves more hydrophilic under reverse phase conditions. Furthermore, all these compounds undergo oxidation by H 2 O 2 resulting in the formation of their corresponding sulfoxide derivatives which are even more hydrophilic. It is important to mention here that the shift due to oxidation is not as pronounced here as in the case of methionine oxidation. However, when the shift between the free thiol cysteine derivative and its modified oxidized counterpart was combined, an overall shift of the flagged peptide similar to that measured for methionine sulfoxide formation was observed (Fig. 4). The following reaction scheme (i) shows how a cysteine residue can be specifically chemically modified in such a way that modifications can be used to separate flagged cys peptides from unmodified peptides. An example of whether it can be modified is shown. Such a protocol is as follows. The protein mixture is dissolved in 8M urea in 1% TFA and first treated with H 2 O 2 (final concentration 1%) for 30 minutes at 25 ° C., resulting in all the presence in the protein mixture This leads to sulfoxide formation of methionine residues. The protein is then precipitated overnight at −20 ° C. after the addition of 4 volumes of ethanol. The precipitated protein is recovered by centrifugation and washed once with 1 ml of ethanol-water (3: 1 volume ratio). The washed protein pellet is redissolved in 8M urea, 0.1M Tris-HCl pH 8.6, and a 2-fold molar excess of tributylphosphine is added to convert all SS bridges to thiol groups. Converted. Peptides are generated by specific resolution (most suitably trypsin is used), the protein peptide mixture is separated by RP-HPLC (primary run), and the non-removed fraction in each collected fraction during the secondary run. Collect the fraction so that the flagged peptide can be separated from the modified peptide. In each fraction, the cysteine residue is converted to its S-propionamide derivative by reaction with acrylamide in pH 8.6 buffer (Sechi and Chait, 1998). Immediately following this reaction, oxidation is performed with H 2 O 2 in 1% TFA to convert the S-propionamide derivative to the more hydrophilic sulfoxide mode. The latter is described in (i) below.

Figure 0004300029
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両方の反応共、短時間で完成に達し、いかなる中間生成物も検出できない(図4)。さらにこれらの反応は、中間工程で試薬を除去することなく、逐次的に実施できる。それによって、最後の酸化工程の後に得られた全混合物をRP−HPLCカラム上にかけ、一次ランの間と同一の又は非常に類似したクロマトグラフィー条件を用いることにより、非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離することができる。その後、フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定するために、質量分析計といったような分析装置にフラグを立てたペプチドを移行させる。この手順は、一次ランの間に回収された各フラクションについて反復される。クロマトグラフィー分離及び分析に必要とされる時間を最適化するために、並列及び/又は直列な多重カラムから成るペプチドソーターを使用することができる。   Both reactions reach completion in a short time and no intermediate product can be detected (FIG. 4). Furthermore, these reactions can be carried out sequentially without removing reagents in intermediate steps. Thereby, the entire mixture obtained after the last oxidation step was run on an RP-HPLC column and flagged from the unmodified peptide by using the same or very similar chromatographic conditions as during the primary run. Peptides can be separated. Thereafter, the flagged peptide is transferred to an analyzer such as a mass spectrometer to determine the identity of the flagged peptide and its corresponding protein. This procedure is repeated for each fraction collected during the primary run. In order to optimize the time required for chromatographic separation and analysis, a peptide sorter consisting of multiple columns in parallel and / or in series can be used.

反応シーケンスの一変形態様においては、タンパク質ペプチド混合物を生成するためにタンパク質の分割から出発して、タンパク質予備酸化及び沈殿工程を省略することができる。その後、酸性pHでタンパク質ペプチド混合物上で最初の酸化工程が実施され、それに続いて過剰のNaBH4でpH8.6で還元され、上述のとおりその他の改変工程(アクリルアミドとの反応及び酸化)が行なわれる。これらの反応は全て、中間精製工程なく連続的に行なうこともできる。 In one variation of the reaction sequence, the protein pre-oxidation and precipitation steps can be omitted, starting with protein resolution to produce a protein peptide mixture. A first oxidation step is then performed on the protein peptide mixture at acidic pH, followed by reduction with excess NaBH 4 at pH 8.6, followed by other modification steps (reaction with acrylamide and oxidation) as described above. It is. All of these reactions can also be carried out continuously without intermediate purification steps.

1工程手順が関与するシステイン含有ペプチドについて選択するためのさらにもう1つの代替的方法は、SH含有ペプチドをその混合ジスルフィド態様に変換させる(5、5′−ジチオビス(2−ニトロベンゾエート)すなわちDTNB)との反応に基づいている。   Yet another alternative method for selecting for cysteine-containing peptides involving a one-step procedure is to convert the SH-containing peptide into its mixed disulfide embodiment (5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoate) or DTNB). Based on the reaction with.

Figure 0004300029
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ペプチドの混合ジスルフィド態様は、そのSH対応物よりも疎水性が高く、ペプチドソーティングプロセスにおいてより遅く溶出する。この方法は同様に、遊離SHとジスルフィドペプチドの間の識別も可能にする。実際、還元工程を省略することにより、本発明では遊離SHを担持するペプチドのみが単離され、一方S−Sペプチドは単離されない。しかしながら、タンパク質又はペプチド混合物がソーティングプロセスの一次ランに先立って還元される場合には、SH及びS−Sペプチドの和がソートされる。   The mixed disulfide aspect of the peptide is more hydrophobic than its SH counterpart and elutes later in the peptide sorting process. This method also allows discrimination between free SH and disulfide peptides. In fact, by omitting the reduction step, in the present invention, only peptides carrying free SH are isolated, whereas SS peptides are not isolated. However, if the protein or peptide mixture is reduced prior to the first run of the sorting process, the sum of SH and SS peptides is sorted.

例3: メチオニン及びシステイン残基の和の特異的な化学的改変
手順は、メチオニン残基の予備酸化工程が省略されるという点を除いて、システイン残基を特異的に改変させるための手順と同一である(例2参照)。反応シーケンスは、トリブチルホスフィンでのタンパク質混合物の還元とそれに続く酵素的又は化学的分割で開始する。タンパク質ペプチド混合物は、RP−HPLCによって分離され、各フラクションはアクリルアミドでの反応により改変され、その直後にH22で酸化される。ここではメチオニン−ペプチドは改変されたシステインペプチドと共に酸化され、両タイプのフラグを立てたペプチド共、一次ランと類似の条件を用いてクロマトグラフィーで分離した時点で親水性シフトを示す。図5は、Met−ソーティング、Cys−ソーティング及びMet+Cys−ソーティングモードでのさまざまな反応シーケンスをまとめている。
Example 3: Specific chemical modification of the sum of methionine and cysteine residues The procedure includes a procedure for specifically modifying cysteine residues, except that the pre-oxidation step of methionine residues is omitted. Are identical (see Example 2). The reaction sequence begins with the reduction of the protein mixture with tributylphosphine followed by enzymatic or chemical resolution. Protein peptide mixture is separated by RP-HPLC, each fraction is altered by reaction with acrylamide, it is oxidized with H 2 O 2 immediately thereafter. Here the methionine-peptide is oxidized with the modified cysteine peptide and both types of flagged peptides show a hydrophilic shift when chromatographically separated using conditions similar to the primary run. FIG. 5 summarizes the various reaction sequences in Met-sorting, Cys-sorting and Met + Cys-sorting modes.

例4: ホスホセリン及びホスホトレオニン−ペプチドの特異的改変
本願で以上に記述したとおりにタンパク質ペプチド混合物を生成し、1クラスの翻訳と同時に又は翻訳後に修飾されたペプチドを特異的に単離する。ここでは、ホスホセリン及びホスホトレニオン含有ペプチドを単離するための戦略についての一例が提供されている。ホスホセリン及びホスホトレオニン含有ペプチドを、リン酸エステル部分のアルカリ性β−脱離によりそれぞれそのデヒドロアラニン及びデヒドロアミノ−2−酪酸誘導体へと改変させる。エタンチオールのマイケル付加が、前者をS−エチルシステイン誘導体へ、そして後者をβ−メチルS−エチルシステイン誘導体へと変換させる(Weckwerth et al., 2000)。これらのチオエーテル含有アミノ酸誘導体を、メチオニン残基の酸化に類似したH22との反応の後、そのそれぞれのスルホキシド態様に改変させる。メチオニン−ペプチドとの混合を回避し、またアルカリ処理中のシステインにおけるβ−脱離を回避するため、タンパク質混合物をまず最初にHirs(1956)に従って過ギ酸で酸化させる。この工程は、メチオニンをスルホン態様に、またシステイン残基をシステイン酸に変換する。精製水に対する透析の後、タンパク質混合物を、1:100のトリプシン対合計タンパク質の比率で一晩37℃で、50mMの重炭酸アンモニウム中で、トリプシンを用いて消化させる。トリプシン消化物(10μl)を、H2O/DMSO/EtOH/5MのNaOHの2:2:1:0.65の混合物×50μlに添加し、60μlのエタンチオールを添加する。反応混合物を50℃で3時間加熱し、冷却後、20%の酢酸60μlとアセトニトリル10μlを添加してクエンチさせる。タンパク質ペプチド混合物を、二次ランにおいて各々の回収されたフラクション中の非改変ペプチドからフラグを立てたペプチドを分離できるようにするフラクション数で、逆相クロマトグラフィー(一次ラン)によって分離する。各フラクション中で、ペプチドをH22で酸化させる。メチオニン及びシステインは、早期酸化工程で酸化されたことから、ここでは、S−エチルシステイン及びβ−メチル−S−エチルシステインのみがそのスルホキシド誘導体に酸化される(反応式iii及びivを参照のこと)。これらのスルホキシド誘導体は、はるかに高い親水性をもつ。各々のフラクションを、RP−HPLCカラム上にかけ、一次ラン中と同一の又は類似のクロマトグラフィー条件を用いることにより、フラグを立てたペプチド(それぞれホスホセリン及びホスホトレオニン含有ペプチドを表わすS−エチルシステインスルホキシド及びβ−メチル−S−エチルシステインスルホキシド)を非改変ペプチドから分離する。その後、対応するフラグを立てたペプチド及びそのリン酸化タンパク質を同定するべく、質量分析計といったような分析装置にフラグを立てたペプチドを移す。さらに、質量分析中のRSOH(ここでR=エチル)(78amu)のニュートラルロススキャンにより、フラグを立てたペプチドの両方のタイプの真正度がさらに確認できるようになる(Steen及びMann, 2000)。後者の事実は、質量分析法によるフラグを立てたペプチドの測定の後に見られたニュートラルロスのため、それぞれホスホセリン及びホスホトレオニン含有ペプチドを表わすS−エチルシステインスルホキシド及びβ−メチル−S−エチルシステインスルホキシドの真正度についての内部対照が存在することを意味している。
Example 4: Specific Modification of Phosphoserine and Phosphothreonine-Peptides A protein peptide mixture is produced as described above in this application, and a class of peptides modified simultaneously with or after translation is specifically isolated. Here, an example of a strategy for isolating phosphoserine and phosphotrenion-containing peptides is provided. Phosphoserine and phosphothreonine-containing peptides are modified to their dehydroalanine and dehydroamino-2-butyric acid derivatives, respectively, by alkaline β-elimination of the phosphate moiety. Michael addition of ethanethiol converts the former into S-ethylcysteine derivatives and the latter into β-methyl S-ethylcysteine derivatives (Weckwerth et al., 2000). These thioether-containing amino acid derivatives are modified into their respective sulfoxide embodiments after reaction with H 2 O 2 similar to the oxidation of methionine residues. In order to avoid mixing with methionine-peptide and to avoid β-elimination at cysteine during alkaline treatment, the protein mixture is first oxidized with performic acid according to Hirs (1956). This step converts methionine to the sulfone manner and cysteine residues to cysteic acid. After dialysis against purified water, the protein mixture is digested with trypsin in 50 mM ammonium bicarbonate at 37 ° C. overnight at a ratio of 1: 100 trypsin to total protein. Trypsin digest (10 μl) is added to 50 μl of a 2: 2: 1: 0.65 mixture of H 2 O / DMSO / EtOH / 5M NaOH, and 60 μl of ethanethiol is added. The reaction mixture is heated at 50 ° C. for 3 hours and after cooling, quenched by adding 60 μl of 20% acetic acid and 10 μl of acetonitrile. The protein peptide mixture is separated by reverse phase chromatography (primary run) at a fraction number that allows the flagged peptide to be separated from the unmodified peptide in each collected fraction in a secondary run. In each fraction, the peptide is oxidized with H 2 O 2 . Since methionine and cysteine were oxidized in the early oxidation step, here only S-ethylcysteine and β-methyl-S-ethylcysteine are oxidized to their sulfoxide derivatives (see Schemes iii and iv). ). These sulfoxide derivatives are much more hydrophilic. Each fraction was run on an RP-HPLC column and the same or similar chromatographic conditions as in the primary run were used to flag the peptide (S-ethylcysteine sulfoxide and phosphoserine and phosphothreonine-containing peptides, respectively). β-methyl-S-ethylcysteine sulfoxide) is separated from the unmodified peptide. Thereafter, the flagged peptide is transferred to an analyzer such as a mass spectrometer to identify the corresponding flagged peptide and its phosphorylated protein. Furthermore, a neutral loss scan of RSOH (where R = ethyl) (78 amu) during mass spectrometry allows further confirmation of the authenticity of both types of flagged peptides (Steen and Mann, 2000). The latter fact is attributed to S-ethyl cysteine sulfoxide and β-methyl-S-ethyl cysteine sulfoxide representing phosphoserine and phosphothreonine-containing peptides, respectively, due to the neutral loss found after measurement of the flagged peptide by mass spectrometry. This means that there is an internal control for the authenticity of.

アルカリβ−脱離反応が、4℃で0.5MのLiOHを用いてより穏やかなアルカリ性条件下でも実施でき、それによって上述のH2O/DMSO/EtOH/5M NaOHの混合物に置き換わるということを指摘することが有利である(Sakaguchi et al., 2001)。 That the alkaline β-elimination reaction can be carried out under milder alkaline conditions with 0.5 M LiOH at 4 ° C., thereby replacing the mixture of H 2 O / DMSO / EtOH / 5 M NaOH described above. It is advantageous to point out (Sakaguchi et al., 2001).

Figure 0004300029
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代替的なホスホ−ペプチドをソーティングするためのシステムは、pH5.0での逆相クロマトグラフィーによりリン酸化ペプチドと脱リン酸化ペプチドの間の疎水性の差異を利用する。以下で概略的に記す手順は、かかるアプローチの一例である。タンパク質ペプチド混合物を、本願で以上に記したとおりに生成する。ここでは前記混合物中に存在するペプチドを、溶出用溶媒として10mMのNH4Ac、pH5.0/アセトニトリル(又はNH4AC/メタノール又はその他)を用いてRP−HPLCにより分離し、1分のフラクションで回収する。これらのフラクションの中に存在するペプチドを一般的なホスファターゼ(例えばアルカリホスファターゼ)で処理する。脱リン酸化ペプチドはそのリン酸化された前駆物質に比べさほど疎水性ではなく、したがって一次ランと同一か又は実質的に類似のクロマトグラフィー条件下で二次クロマトグラフィー分離中に疎水性シフトを受け、このため、それらのソーティングが可能となる。ここで、疎水性シフトがpH5.0で、それより低いpH値よりも大きく、ソーティングプロセスにおける0.1%のTFA又は0.1%のHCOOH系の使用をさほど魅力的なものでなくしている、ということに言及しておくことが重要である。 An alternative system for sorting phospho-peptides exploits the hydrophobic difference between phosphorylated and dephosphorylated peptides by reverse phase chromatography at pH 5.0. The procedure outlined below is an example of such an approach. A protein peptide mixture is produced as described above in this application. Here, peptides present in the mixture are separated by RP-HPLC using 10 mM NH 4 Ac, pH 5.0 / acetonitrile (or NH 4 AC / methanol or other) as an elution solvent, and a fraction of 1 minute is obtained. Collect with. Peptides present in these fractions are treated with common phosphatases (eg alkaline phosphatase). A dephosphorylated peptide is not as hydrophobic as its phosphorylated precursor, and thus undergoes a hydrophobic shift during secondary chromatographic separation under chromatographic conditions identical or substantially similar to the primary run, Therefore, they can be sorted. Here, the hydrophobicity shift is pH 5.0, which is greater than the lower pH value, making the use of 0.1% TFA or 0.1% HCOOH system in the sorting process less attractive. It is important to mention that.

興味深い1つのオプションは、ホスホリル含有化合物の分離のために特に適応された分離系の使用である。かかる系は例えば、溶媒AとしてのpH5.0の5mMのリン酸テトラブチルアンモニウム及び60mMのNH42PO4並びに溶媒Bとしてのメタノール(5mMのリン酸テトラブチルアンモニウム)と組合わされたアブソボスフェア(absobosphere)ヌクレオシド−ヌクレオシド材料(Alltech)で構成され得る。 One interesting option is the use of a separation system specifically adapted for the separation of phosphoryl-containing compounds. Such a system is, for example, an absolute boss combined with 5 mM tetrabutylammonium phosphate at pH 5.0 as solvent A and 60 mM NH 4 H 2 PO 4 and methanol as solvent B (5 mM tetrabutylammonium phosphate). It can be composed of absobosphere nucleoside-nucleoside materials (Alltech).

脱リン酸化方法を用いてホスホペプチドをソートするもう1つのやり方は、負に荷電したホスホリル基のロスに基づくものである。この場合、一次ラン及び二次ランは、イオン交換カラム上か又は電気泳動手段によって実施される。例えば、一次ラン及び二次ランがpH6.0でMonoQ−カラム又はDEAE−カラム上で実施される場合には、全ての脱リン酸化されたペプチド種はアニオン交換器に対する結合力の方が弱いことから、順方向シフトを示すことになる。脱リン酸化ペプチド種が陽極シフトを示し、キャピラリー電気泳動法を使用することによっても、類似の効果を得、またソーティングプロセスを導くことができる。   Another way to sort phosphopeptides using dephosphorylation methods is based on the loss of negatively charged phosphoryl groups. In this case, the primary and secondary runs are performed on an ion exchange column or by electrophoretic means. For example, when primary and secondary runs are performed on a MonoQ-column or DEAE-column at pH 6.0, all dephosphorylated peptide species have a weaker binding power to the anion exchanger. Therefore, a forward shift is indicated. Dephosphorylated peptide species exhibit an anodic shift and the use of capillary electrophoresis can provide a similar effect and can lead to a sorting process.

酵素的(例えば一般的又は特異的ホスファターゼ)又は化学的(例えばアルカリ性条件下でのβ−脱離)手段のいずれかで実施できる脱リン酸化工程に基づくあらゆるソーティング手順が、さまざまなリン酸化された種について選択する可能性を提供するということを強調することが重要である。   Any sorting procedure based on a dephosphorylation step that can be carried out either by enzymatic (eg general or specific phosphatase) or chemical (eg β-elimination under alkaline conditions) can be used for various phosphorylated It is important to emphasize that it offers the possibility to choose for species.

ホスホペプチドについてソートするさらにもう1つの方法は、ホスホペプチドとFe3+−キレートの間の非共有結合複合体の形成に基づいている。本願で記述した通りにタンパク質ペプチド混合物を生成する。前記混合物中に存在するペプチドは、溶出用溶媒として10mMのNH4Ac、pH5.0/アセトニトリル(又はNH4Ac/メタノールその他)を用いて、RP−HPLCにより一次ラン1において、前記混合物中に存在するペプチドを分離し、1分の時間的間隔で回収する。これらのフラクションの各々の中に存在するペプチドを、同じクロマトグラフィーカラム上で、ただし今度はホスホペプチドとジキレート複合体を形成するFe3+及びイミノジアセテートを含有する溶媒の中で、二次ランにおいて分離する。この複合体は、遊離ホスホペプチドのものと比べて異なる位置で溶出し、ホスホペプチドの単離を可能にする。このディファレンシャルクロマトグラフィーは再び、効率のよいソーティングプロセスのためのプラットフォームを形成する。 Yet another way to sort for phosphopeptides is based on the formation of non-covalent complexes between phosphopeptides and Fe 3+ -chelates . A protein peptide mixture is produced as described herein. Peptides present in the mixture are contained in the mixture in primary run 1 by RP-HPLC using 10 mM NH 4 Ac, pH 5.0 / acetonitrile (or NH 4 Ac / methanol etc.) as the elution solvent. The peptides present are separated and collected at 1 minute time intervals. Peptides present in each of these fractions are collected in the secondary run on the same chromatography column, but now in a solvent containing Fe 3+ and iminodiacetate that forms a dichelate complex with the phosphopeptide. To separate. This complex elutes at a different position compared to that of the free phosphopeptide, allowing isolation of the phosphopeptide. This differential chromatography again forms the platform for an efficient sorting process.

例5: ε−N−アセチル化ペプチドについての選択
ヌクレオソームヒストンH2A、H2B、H3及びH4の一定数のリシンε−アミノ基及び場合によってはその他の因子のアセチル化は、クロマチン構造を修飾し、転写活性の増大を導く。アセチル化の程度の改変は、細胞増殖に結びつけられる確率が高く、アポトーシス、壊死又はその他のいくつかの病的状況を標示する可能性がある。さらに、アセチル化状態は、すでに正常な細胞と新生物細胞(例えば前立腺ガン)の間で非常に早期に違いが出てくる。ここでもまた、例えば脱アセチル化をペプチドソーティングためのシフティング原理として使用してアセチル化されたペプチドについて選択的にソートするために、本発明を用いることができる。かかる戦略の1例が、例示目的で以下に提供される。核抽出物からのタンパク質ペプチド混合物を、単離されたタンパク質のトリプシン分割によって生成する。トリプシンは、Arg及びLysで分割するが、アセチル化されたリシン側鎖では分割しない。得られたペプチド混合物を、溶媒Aとして0.1%のTFAを、また溶媒Bとして70%のアセトニトリル中の0.09%のTFAを用い、1%の溶媒B/分の漸増勾配及び80μl/分の流速で(カラム内径2.1mm、長さ250mm)、RP−HPLCにより、ラン1内で分離させる。溶出するペプチドを1分間隔で回収する。全てのフラクションを乾燥させ、適切な緩衝液中で再度溶解させ、ヒストンデアセチラーゼ(HDA)で処理する。例えば、酵母Rpd3(クラス1)、酵母HDA1(クラスII)又はNAD依存性Sir2クラスのタンパク質の完全に又は部分的に精製された調製物(再考のためにはFurumai et al.2001を参照のこと)。脱アセチル化に起因して、ペプチドはより親水性となり、より低いアセトニトリル濃度で溶出する。この親水性の差に起因して、また本発明を適用することにより、二次ランの間に未改変ペプチドから脱アセチル化ペプチド(フラグを立てたペプチド)を分離することが可能である。溶出のシフトは、メチオニンからメチオニンスルホキシドペプチドへの改変について測定されたシフトと比較可能である。フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質の各々の性質は、例えば、MS/MSを用いて又は各フラグを立てたペプチドの質量をきわめて正確に測定することによって、決定される。これにより、もとのタンパク質混合物内のタンパク質の同定が可能となる。
Example 5: Selection for ε-N-acetylated peptides Acetylation of a certain number of lysine ε-amino groups and possibly other factors of nucleosome histones H2A, H2B, H3 and H4 modifies the chromatin structure and transcription Leading to increased activity. Altering the degree of acetylation is likely to be associated with cell proliferation and may indicate apoptosis, necrosis or some other pathological situation. Furthermore, the acetylated state makes a very early difference between already normal cells and neoplastic cells (eg prostate cancer). Again, the present invention can be used to selectively sort on acetylated peptides, for example using deacetylation as a shifting principle for peptide sorting. An example of such a strategy is provided below for illustrative purposes. A protein peptide mixture from the nuclear extract is generated by trypsin resolution of the isolated protein. Trypsin splits with Arg and Lys but not with acetylated lysine side chains. The resulting peptide mixture was used with 0.1% TFA as solvent A and 0.09% TFA in 70% acetonitrile as solvent B with an increasing gradient of 1% solvent B / min and 80 μl / Separation in Run 1 by RP-HPLC at a flow rate of minutes (column inner diameter 2.1 mm, length 250 mm). Eluting peptides are collected at 1 minute intervals. All fractions are dried, redissolved in an appropriate buffer and treated with histone deacetylase (HDA). For example, fully or partially purified preparations of yeast Rpd3 (class 1), yeast HDA1 (class II) or NAD + dependent Sir2 class proteins (for review see Furmai et al. 2001 thing). Due to deacetylation, the peptide becomes more hydrophilic and elutes at lower acetonitrile concentrations. Due to this difference in hydrophilicity and by applying the present invention, it is possible to separate deacetylated peptides (flagged peptides) from unmodified peptides during the secondary run. The elution shift is comparable to the shift measured for the modification from methionine to methionine sulfoxide peptide. The nature of each flagged peptide and its corresponding protein is determined, for example, using MS / MS or by measuring the mass of each flagged peptide very accurately. This allows identification of proteins in the original protein mixture.

2つのサンプル(例えば異なる細胞型)の間のε−N−アセチル化ペプチドの差を定量的に決定するために、H2 16O(サンプル1)又はH2 18O(サンプル2)のいずれかの中でのトリプシン消化によりタンパク質ペプチド混合物が生成される。両方のタンパク質ペプチド混合物共、一次ランの前に混合され、上述の通りにさらに処理される。サンプル1中の任意のランダムタンパク質Xからのフラグを立てたペプチドが、サンプル2中の同じタンパク質Xからの同じフラグを立てたペプチドと、二次ラン内で同時溶出する。サンプル1及びサンプル2からのフラグを立てたペプチドはそれぞれ16O及び18Oを担持することから、これらは、質量分析において2つのピークとして現われる。ピークの強度又は表面積を計算し、16Oを2回含むフラグを立てたペプチド対18Oを2回含むフラグを立てたペプチドの比は、両方の比較対象サンプルの中のこのペプチドのアセチル化度に正比例している。 To quantitatively determine the ε-N-acetylated peptide difference between two samples (eg different cell types), either H 2 16 O (sample 1) or H 2 18 O (sample 2) Protein peptide mixture is produced by trypsin digestion. Both protein peptide mixtures are mixed prior to the primary run and further processed as described above. The flagged peptide from any random protein X in sample 1 co-elutes in the secondary run with the same flagged peptide from the same protein X in sample 2. Since the flagged peptides from Sample 1 and Sample 2 carry 16 O and 18 O, respectively, they appear as two peaks in mass spectrometry. Calculate the intensity or surface area of the peak and the ratio of the peptide flagged with twice 16 O to the flagged peptide with twice 18 O is the degree of acetylation of this peptide in both comparative samples. Is directly proportional to

例6a: インビボでNH2末端ブロックされたタンパク質から誘導されたNH2−末端ペプチドの選択
本発明のもう1つの利用分野は、NH2−末端ブロックされたタンパク質から誘導されるペプチドサブセットの単離にある。これらの大部分は、アセチル化されたペプチド(真核生物)又はホルミル化されたペプチド(原核生物)でありうる。NH2末端ブロックされたペプチドのみを選択し、リシン残基を含むアミノ末端でブロックされたペプチドの損失を回避するため、タンパク質を含むサンプルを予め処理する。1つのアプローチでは、サンプルは、pH10でO−メチルイソ尿素でまずグアニジン化され、リシン側鎖をそのグアニジニウム誘導体へと変換させる。α−アミノ基は、ε−アミノ基よりもはるかにゆっくりとこの試薬と反応し(Plapp et al., 1971)、したがってそのグアニジウム誘導体へは全く又は最小限しか変換されない。
Example 6a: Selection of NH 2 -Terminal Peptides Derived from NH 2 End-Blocked Proteins In Vivo Another application of the invention is the isolation of peptide subsets derived from NH 2 -end-blocked proteins It is in. Most of these can be acetylated peptides (eukaryotes) or formylated peptides (prokaryotes). In order to select only NH 2 terminal blocked peptides and avoid loss of amino terminal blocked peptides containing lysine residues, samples containing proteins are pre-treated. In one approach, the sample is first guanidized with O-methylisourea at pH 10 to convert the lysine side chain to its guanidinium derivative. The α-amino group reacts with this reagent much more slowly than the ε-amino group (Plapp et al., 1971) and is therefore completely or minimally converted to its guanidinium derivative.

本発明に従うと、タンパク質は、その後トリプシン消化に付される。トリプシンは、より低速でではあるもののアルギニン及びホモアルギニンの両方を分割し(後者はグアニジン化リシンから誘導される)、したがって消化物は、ブロックされたタンパク質アミノ末端を含むものを除き、生成された全てのペプチドにおいて遊離α−アミノ基を生成する。タンパク質ペプチド混合物は、今度は逆相カラム上に通され、回収されたフラクションの各々の中で、二次ランの間に非改変ペプチドから改変されたペプチドを分離することを可能にするようなフラクション数で分離される。例えば、各々のフラクションの中に、ペプチドの遊離NH2基と反応するフェニルイソシアネート(PIC)が添加される。その結果、遊離NH2基を伴う全てのペプチドは、フェニルカルバモイル(PC)基を獲得し、ペプチドをより疎水性にする(図6)。NH2−末端ブロックされたタンパク質から誘導されたペプチドは改変されない。ペプチド混合物はRP−HPLCカラムにかけられ、ラン1中と類似の又は同一のクロマトグラフィー条件を用いることにより、改変されたペプチドを非改変同定ペプチド(すなわちアミノ末端でブロックされたペプチド)から分離する。それによって、この例では、大部分のペプチドが改変され、遅延され(疎水性シフト)、一方非改変ペプチドのサブセットは、二次ラン中に、変わらない位置で溶出する。これは「逆ソーティング手順」と呼ばれる。 According to the present invention, the protein is then subjected to trypsin digestion. Trypsin cleaves both arginine and homoarginine, albeit at a slower rate (the latter is derived from guanylated lysine), so digests were generated except those containing a blocked protein amino terminus. All peptides produce a free α-amino group. The protein-peptide mixture is then passed over a reverse phase column and, in each of the collected fractions, a fraction that makes it possible to separate the modified peptide from the unmodified peptide during the secondary run. Separated by number. For example, in each fraction is added phenyl isocyanate (PIC) that reacts with the free NH 2 groups of the peptide. As a result, all peptides with free NH 2 groups acquire phenylcarbamoyl (PC) groups, making the peptides more hydrophobic (FIG. 6). NH 2 - peptides derived from endblocked protein is not altered. The peptide mixture is applied to an RP-HPLC column and the modified peptide is separated from the unmodified identified peptide (ie peptide blocked at the amino terminus) by using similar or identical chromatographic conditions as in Run 1. Thereby, in this example, most peptides are modified and delayed (hydrophobic shift), while a subset of unmodified peptides elute at unchanged positions during the secondary run. This is called the “reverse sorting procedure”.

疎水性シフトの範囲は、NH2末端反応誘導体の化学的性質を変更することによって改変できる。当該技術分野において既知の方法は、本章で記述されているソーティングプロセスにおけるPICに対する代替案として使用できるさまざまなイソシアネート(IC)改変反応について記述している。例えば、トリフルオロアセチル−IC、アリル−IC、ナフタレン−IC、フルオレセイン−ICなどとの反応も同様に使用できる。遊離α−NH2−基を伴うペプチドの疎水性シフトは同様に、α−NH2−基について特異的なその他のあらゆる定量的改変反応によって得ることもできる。試薬リストには、例えばアセチル−N−ヒドロキシスクシンイミド及び全てのアシル化試薬、F−moc−N−ヒドロキシスクシンイミド、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)又はニコチノイル(オキシ)スクシンイミドが含まれる。試薬及び条件の最終的選択においては、改変反応は、α−NH2−基のみに制限され、遊離NH2基を伴うペプチドの少なくとも90%、好ましくは95%、より好ましくは99%そして最も好ましくはさらにそれ以上の割合を改変するであろうことが明白である。 The range of hydrophobic shift can be modified by changing the chemical nature of the NH 2 -terminal reactive derivative. Methods known in the art describe various isocyanate (IC) modification reactions that can be used as an alternative to PIC in the sorting process described in this chapter. For example, reaction with trifluoroacetyl-IC, allyl-IC, naphthalene-IC, fluorescein-IC, etc. can be used as well. The hydrophobic shift of a peptide with a free α-NH 2 -group can also be obtained by any other quantitative modification reaction specific for the α-NH 2 -group. The reagent list includes, for example, acetyl-N-hydroxysuccinimide and all acylating reagents, F-moc-N-hydroxysuccinimide, trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) or nicotinoyl (oxy) succinimide. In the final selection of reagents and conditions, the modification reaction is limited to α-NH 2 -groups only, with at least 90%, preferably 95%, more preferably 99% and most preferably peptides with free NH 2 groups. It will be clear that will further modify the ratio.

例6b: 遊離NH2末端をもつタンパク質から誘導されたNH2末端ペプチドの選択
この例は、タンパク質ペプチド混合物内に存在する遊離NH2末端を伴うタンパク質から誘導されたNH2末端ペプチドをいかにしてソートできるかを示している。この方法の特定の利点は、ハイスループットMALDI−PSD分析に理想的に適しているそのNH2末端に付着したスルホン酸基でフラグを立てたペプチドを得ることができるという事実による(Keough T et al.(1999))。タンパク質を含むサンプルをまず最初にトリブチルホスフィンで処理し、続いてタンパク質変性緩衝液内のヨードアセトアミドで処理する。この工程はシステイン側鎖の誘導体化を導き、リシンをホモアルギニンに変換させるグアニジン化反応がその直後に続く。次に、フェニルイソチアシアネート(PITC)又は周知の可溶性Braunitzer試薬(1,5−ジスルホニルナフタレン−3−イソチオシアネート)といったようなイソチオシアネート誘導体でα−NH2基をブロックする。それによって、混合物中に存在するタンパク質は、このときそのSH基(アセトアミド誘導体として)、そのε−NH2基(ホモアルギニンとして)及びそのα−NH2基(そのチオカルバモイル誘導体として)において誘導体化されている。ここでトリプシンでひきつづき分割することで、各々の新しい分割部位で新しい遊離のα−NH2基セットが生成される。これらは、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)との反応により効率良くブロックされ得る。最終的な前処理済みのタンパク質ペプチド混合物は、このとき4つのタイプのNH2末端ブロックされたペプチドで構成されている。まず第1に、インビボでブロックされたタンパク質から誘導されたペプチド; すなわちα−NH2アセチル化(真核生物)又はホルミル化(原核生物)ペプチド;第2に、TNBSでブロックされたペプチド;第3にピログルタミン酸によりブロックされ、グルタミン残基の前でトリプシン分割後に自然発生的に発生しうるペプチド;そして第4にチオカルバモイル(TC)誘導体によりブロックされたペプチド、である。後者は、タンパク質アミノ末端ペプチドに対応する、ペプチドサブセットを表わす。4つのタイプのNH2末端ブロックされたペプチドのうち、TCペプチドのみが酸処理に対し感応性をもつことが知られており、周知のEdman化学に従ってNH2末端残基を遊離することになる。それによって、濃縮TFAからなる群より選択されたでのペプチド混合物の処理は、新しい遊離のNH2末端を生成するTC−ペプチドの第1のアミノ酸を除去する。この時点で、ペプチド混合物は、回収されたフラクションの各々の中で、二次ラン中に非改変ペプチドから改変されたペプチドを分離できるようにするようなフラクション数で、ラン1で分離され回収される。各々のフラクション中で、NH2特異的試薬が添加され、ペプチドサブセットを遊離NH2基で選択的に改変させる。かかる試薬は、TNBSであっても、またより疎水性の高いペプチドを導くアセチル化化合物であってもよい。しかしながら特定の実施態様においては、この試薬は、Keough T. et al., 1999により開発された化学又はα−NH2基においてスルホン酸部分を有するペプチドを改変させる類似の化合物で構成され得る。これらのフラグを立てたペプチドはここでもまた、RP−クロマトグラフィー又は、本発明に従って実施されるイオン交換クロマトグラフィー手順を用いて選択的にソートされ得る。NH2末端スルホン酸基を担持するペプチドの1つの重要な様相は、アミノ酸配列の非常に高速かつ容易な演繹を可能にし、したがってソートされたペプチドの効率の良い高い処理能力のMALDI−ベースの分析及び同定のための途を開く、MALDI−TOF−MSモードで現在使用されている条件下でのそれらの特定的フラグメント化にある。
Example 6b: Selection This example NH 2 -terminal peptides derived from proteins with a free NH 2 terminus, the NH 2 -terminal peptides derived from proteins with a free NH 2 -terminal present in the protein peptide mixture how to Indicates whether sorting is possible. A particular advantage of this method is due to the fact that it is possible to obtain a peptide flagged with its sulfonic acid group attached to its NH 2 terminus that is ideally suited for high-throughput MALDI-PSD analysis (Keough T et al (1999)). Samples containing protein are first treated with tributylphosphine followed by iodoacetamide in protein denaturing buffer. This step leads to derivatization of the cysteine side chain, followed immediately by a guanidination reaction that converts lysine to homoarginine. The α-NH 2 group is then blocked with an isothiocyanate derivative such as phenyl isothiocyanate (PITC) or the well-known soluble Braunitzer reagent (1,5-disulfonylnaphthalene-3-isothiocyanate). Thereby, the protein present in the mixture is then derivatized at its SH group (as an acetamide derivative), its ε-NH 2 group (as homoarginine) and its α-NH 2 group (as its thiocarbamoyl derivative). Has been. Subsequent splitting with trypsin now generates a new free α-NH 2 group set at each new split site. These can be efficiently blocked by reaction with trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS). The final pretreated protein peptide mixture is now composed of four types of NH 2 end-blocked peptides. First, peptides derived from in vivo blocked proteins; ie α-NH 2 acetylated (eukaryotic) or formylated (prokaryotic) peptides; second, peptides blocked with TNBS; A peptide blocked with pyroglutamic acid in 3 and can occur spontaneously after trypsin resolution before a glutamine residue; and fourth a peptide blocked with a thiocarbamoyl (TC) derivative. The latter represents a peptide subset corresponding to the protein amino terminal peptide. Of the four types of NH 2 terminal blocked peptides, only the TC peptide is known to be sensitive to acid treatment and will release the NH 2 terminal residue according to well-known Edman chemistry. Thereby, treatment of the peptide mixture with a selected from the group consisting of enriched TFA removes the first amino acid of the TC-peptide that produces a new free NH 2 terminus. At this point, the peptide mixture is separated and recovered in Run 1 in each of the recovered fractions in a fraction number that allows separation of the modified peptide from the unmodified peptide during the secondary run. The In each fraction in is added NH 2-specific reagent, selectively alter the peptide subsets free NH 2 group. Such a reagent may be TNBS or an acetylated compound that leads to a more hydrophobic peptide. However, in certain embodiments, the reagent may be composed of chemistry developed by Keough T. et al., 1999 or similar compounds that modify peptides having a sulfonic acid moiety in the α-NH 2 group. These flagged peptides can again be selectively sorted using RP-chromatography or ion exchange chromatography procedures performed in accordance with the present invention. One important aspect of peptides bearing NH 2 -terminal sulfonic acid groups allows for very fast and easy deduction of amino acid sequences, and therefore efficient MALDI-based analysis of sorted peptides. And their specific fragmentation under the conditions currently used in MALDI-TOF-MS mode, paving the way for identification.

遊離NH2末端をもつタンパク質から誘導された容易に配列決定できるペプチドのソーティングを導く連続的な化学的又は酵素的工程の一例を以下にまとめる:
工程1: 還元及びそれに続くヨードアセトアミドでの反応
工程2: リシン側鎖のホモアルギニンへの変換
工程3: チオカルバモイル誘導体内の遊離α−NH2基の変換
工程4: 修飾されたタンパク質を沈殿させるか又はゲルろ過により精製する。
工程5: トリプシンで分割する。
工程6: トリニトロベンゼンスルホネートでペプチドを修飾する。
工程7: 濃縮TFAで処理する。
工程8: 水で希釈し、一次ランでタンパク質ペプチド混合物を分離する。
工程9: NH2末端ブロッキング試薬で、好ましくはスルホアセチル化により各フラクションのペプチドを改変させる。
工程10: 二次ランでフラグを立てたペプチドをソートする。
工程11: MALDI−PSD又はESI−CID又はMALDI−CIDによりフラグを立てたペプチドを分析する。
工程12: 一連のyイオンによって産生された配列に基づいてペプチドを同定する。
An example of a continuous chemical or enzymatic process leading to the sorting of easily sequenceable peptides derived from proteins with free NH 2 termini is summarized below:
Step 1: Reduction and subsequent reaction with iodoacetamide Step 2: Conversion of lysine side chain to homoarginine Step 3: Conversion of free α-NH 2 group in thiocarbamoyl derivative Step 4: Precipitation of modified protein Or purified by gel filtration.
Step 5: Divide with trypsin.
Step 6: Modify the peptide with trinitrobenzene sulfonate.
Step 7: Treat with concentrated TFA.
Step 8: Dilute with water and separate the protein peptide mixture in the primary run.
Step 9: Modify peptides in each fraction with NH 2 end blocking reagent, preferably by sulfoacetylation.
Step 10: Sort peptides flagged in secondary run.
Step 11: Analyze the flagged peptide by MALDI-PSD or ESI-CID or MALDI-CID.
Step 12: Identify peptides based on the sequence produced by a series of y ions.

タンパク質は、いかなる既知のブロック化基も一般に担持しない、新しいNH2末端を常に導くことから、この手順は、タンパク質の内部分割を研究するために特別に適応させることができる(例8)。同様に、このソーティングプロセスがここでもまた、スルホアセチル化されたペプチドについての正の選択を実施し、スルホアセチル化反応(ここでは交互反応)が完全に進行しなかった場合でさえ非改変ペプチドによる汚染を回避又は最小限にする直接的なアプローチであるという点を強調しておくことも有意義であり価値ある。 Since the protein always leads to a new NH 2 terminus, which generally does not carry any known blocking group, this procedure can be specially adapted to study the internal resolution of proteins (Example 8). Similarly, this sorting process again performs positive selection for the sulfoacetylated peptide, and even with the unmodified peptide even if the sulfoacetylation reaction (here alternating reaction) did not proceed completely It is also meaningful and valuable to emphasize that this is a direct approach to avoiding or minimizing contamination.

例7: 複合タンパク質混合物中に存在するタンパク質から誘導されたNH2末端ペプチドの選択
細胞溶解物といったような複合混合物のうちの1つのタンパク質を1つの同定ペプチド(NH2末端ペプチド)によって表わす技術は、以下で個別的ペプチド質量ベースのプロテオミクス(IPMBP、例10参照)と呼ばれる。この手順は、ヨードアセトアミド又は当該分野で既知の類似のSH特異的試薬でのタンパク質システインの変換で始まる。次に、タンパク質を、O−メチルイソ尿素と反応させて、ε−リシンをそのグアニジニウム誘導体(ホモアルギニン)へと変換させる。使用された反応条件下でタンパク質のα−NH2基は変化しないものの、ε−NH2基は変化するということを指摘しておくことが重要である。次の工程では、タンパク質を例えばアセチル−N−ヒドロキシスクシニドでアセチル化させる。次の工程では、例えばトリプシン分割によりタンパク質ペプチド混合物を生成し、このタンパク質ペプチド混合物を第1のクロマトグラフィー工程において分離させる。各フラクションに対し、ペプチド上で遊離NH2−基と定量的に反応するトリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を添加する。タンパク質のアミノ末端から誘導されたペプチドは、そのNH2基が予めアセチル基でブロックされていたために、この試薬と反応できない、という点に留意することが大切である。遊離NH2基をもつペプチドは、トリニトロベンゼン基(TNB)を獲得し、これらのペプチドをより疎水性の強いものにする。したがって、各フラクションからのペプチドが、RP−HPLCカラムラン上でラン1中と類似のクロマトグラフィー条件下で分離された時点で、改変されたTNB含有ペプチドは非改変同定ペプチド(すなわち全てアミノ末端でブロックされたペプチド)から分離される。このセットアップにおいて、単離された非改変同定ペプチドは、タンパク質のアミノ末端から誘導され、NH2末端アセチル基(例えば真核細胞抽出物が使用された場合)を含有することになる。
Example 7: Technical represented by one identification peptide one protein of a complex mixture such as a selected cell lysates of the induced NH 2 -terminal peptides from proteins present in complex protein mixture (NH 2 terminus peptide) , Hereinafter referred to as individual peptide mass-based proteomics (IPMBP, see Example 10). This procedure begins with the conversion of the protein cysteine with iodoacetamide or a similar SH-specific reagent known in the art. The protein is then reacted with O-methylisourea to convert ε-lysine to its guanidinium derivative (homoarginine). It is important to point out that while the α-NH 2 group of the protein does not change under the reaction conditions used, the ε-NH 2 group changes. In the next step, the protein is acetylated, for example with acetyl-N-hydroxysuccinide. In the next step, a protein peptide mixture is produced, for example by trypsin resolution, and this protein peptide mixture is separated in a first chromatography step. For each fraction, the free NH on Peptide 2 - adding groups and quantitatively react trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS). It is important to note that peptides derived from the amino terminus of a protein cannot react with this reagent because its NH 2 group was previously blocked with an acetyl group. Peptides with free NH 2 groups acquire trinitrobenzene groups (TNB), making these peptides more hydrophobic. Thus, when the peptides from each fraction are separated on the RP-HPLC column run under chromatographic conditions similar to those in Run 1, the modified TNB-containing peptides are unmodified identified peptides (ie all blocked at the amino terminus). Peptide). In this setup, the isolated unmodified identification peptide will be derived from the amino terminus of the protein and will contain an NH 2 -terminal acetyl group (eg, when a eukaryotic cell extract is used).

もう1つの方法では、タンパク質混合物を、タンパク質システインをそのカルボキサミド誘導体へと変換させることによって前処理する。次の工程で、タンパク質を、そのε−NH2及びα−NH2基の両方でアセチル−N−ヒドロキシスクシニドでアセチル化させる。その後、トリプシンでの分割によりタンパク質ペプチド混合物を生成する。全てのリシン側鎖が前にアセチル化されているため、トリプシンによる分割は、優先的にアルギニンのCOOH末端にある。ペプチドソーティングプロセスを含めた全ての付加的な工程は、上述の通りに実施される。これは、混合物中に存在する全てのタンパク質のアミノ末端ペプチドの単離を導く。これらは、非改変同定ペプチドとしてソートされる。 In another method, the protein mixture is pretreated by converting protein cysteine to its carboxamide derivative. In the next step, the protein is acetylated with acetyl-N-hydroxysuccinide at both its ε-NH 2 and α-NH 2 groups. A protein peptide mixture is then generated by trypsin resolution. Since all lysine side chains have been previously acetylated, trypsin resolution is preferentially at the COOH terminus of arginine. All additional steps including the peptide sorting process are performed as described above. This leads to the isolation of the amino terminal peptide of all proteins present in the mixture. These are sorted as unmodified identification peptides.

代替的アプローチでは、タンパク質の遊離α−NH2−末端のディファレンシャル同位体標識づけを導くアセチル−及びトリジューテロアセチル−N−ヒドロキシスクシニドの等モル混合物でタンパク質をアセチル化する。次の工程では、トリプシンでタンパク質混合物を消化し、タンパク質ペプチド混合物を逆相カラムに通し、回収されたフラクションの各々の中で、ラン2中に非改変ペプチドから改変されたペプチドを分離できるようにするようなフラクション数で分離させる。各フラクションに対して、ペプチド上で遊離NH2基と定量的に反応するトリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)を添加する。したがって、ここでもまた、各フラクションからのペプチドが、ラン1中と類似のクロマトグラフィー条件下でRP−HPLCカラムラン上で分離させられた時点で、改変されたTNB含有ペプチドは、非改変同定ペプチドから分離される。このセットアップでは、(我々の手順の間に改変された)遊離α−NH2基をもつタンパク質から誘導されたペプチドは今や2重タグ付きCH3−CO/CD3−CO−部分で標識づけされているのに対し、すでにインビボでブロックされたタンパク質から誘導されたペプチドは、CH3−CO基を担持している。各フラクションからの非改変同定ペプチドを、各々の個別のペプチドの質量及び配列を決定するため質量分析計に移行させる。重要なことに、遊離α−NH2基をもつタンパク質から誘導されたペプチドのグループが(3amuで分離された)ダブレットとして現われることから、この分析により、これらのペプチドとインビボですでにブロックされたタンパク質から誘導されたペプチドを区別することが可能となる。 In an alternative approach, the protein is acetylated with an equimolar mixture of acetyl- and trideuteroacetyl-N-hydroxysuccinide that leads to differential isotope labeling of the free α-NH 2 -terminus of the protein. In the next step, the protein mixture is digested with trypsin and the protein peptide mixture is passed through a reverse phase column so that the modified peptide can be separated from the unmodified peptide in run 2 in each of the collected fractions. The number of fractions is separated. To each fraction is added trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) that reacts quantitatively with free NH 2 groups on the peptide. Thus, again, once the peptides from each fraction were separated on the RP-HPLC column run under chromatographic conditions similar to those in Run 1, the modified TNB-containing peptides were isolated from the unmodified identified peptides. To be separated. In this setup, peptides derived from proteins with a free α-NH 2 group (modified during our procedure) are now labeled with a double-tagged CH 3 —CO / CD 3 —CO— moiety. and What to, peptides derived from already vivo blocked proteins, carrying a CH 3 -CO group. Unmodified identified peptides from each fraction are transferred to a mass spectrometer to determine the mass and sequence of each individual peptide. Importantly, this analysis has already blocked these peptides in vivo since a group of peptides derived from proteins with free α-NH 2 groups appears as doublets (separated at 3 amu). It is possible to distinguish peptides derived from proteins.

代替的には、TNBSは、プロセス中で、フェニルイソシアネート(PIC)又は、遊離NH2基をブロックできる類似の化合物で置換される。NH2末端でホルミル化されたペプチドの場合、同じソーティング手順に従う。それによって、ホルミル化されたペプチドを、2重CH3−CO/CD3−COタグで標識づけされたペプチド(上記参照)と共にソートする。我々のソーティング手順が同様に、そのNH2末端にピログルタミン酸を担持するペプチドをもソートするということを記しておくことが重要である。かかるペプチドは、NH2末端グルタミンが生成された場合、酵素的分割の間に形成されうる。ペプチドのフラグメント化が使用される質量分析法は、NH2末端ペプチドといずれかの内部的に生成されたペプチドを識別できるようにNH2末端アセチルとピログルタミン酸を識別しうる。 Alternatively, TNBS is replaced in the process with phenyl isocyanate (PIC) or similar compounds that can block free NH 2 groups. In the case of peptides formylated at the NH 2 terminus, the same sorting procedure is followed. Thereby the formylated peptide, a double CH 3 -CO / CD 3 -CO tags to sort with labeling peptides (see above). It is important to note that our sorting procedure also sorts peptides bearing pyroglutamic acid at its NH 2 terminus. Such peptides can be formed during enzymatic resolution when NH 2 -terminal glutamine is produced. Mass spectrometry fragmentation of peptides is used, it can identify the NH 2 -terminal acetyl and pyroglutamic acid so as to identify the NH 2 -terminal peptide and any internally generated peptide.

例8: 本発明を用いた全細胞溶解物内の内部的なタンパク質分解プロセッシングを受けたタンパク質の同定及びプロセッシング部位の位置特定
往々にしてタンパク質は、特異的プロアテーゼの作用に起因して内部的に分割される。この現象は例えば、カスパーゼの活性化に起因するアポトーシスの開始時点で見られる。内部的タンパク質プロセッシングもまた通常の細胞の発達中の重要な工程であり得、かかるプロセスは、重要な生理学的役割を果たす可能性がある。さらに、前駆体分子内のタンパク質分割は、タンパク質の成熟を導くプロセスである。これらの処理の検出は、現代プロテオミクスにおける根本的要素を成す。我々の発明は、プロセスを受けたタンパク質の性質及びプロセッシング部位の場所の両方を同定できるようにする。典型的な、ただし制限的な意味のない実験プロトコルを以下に記述する。まず第1に、全細胞溶解物から誘導されたタンパク質をトリ−ブチルホスフィンで還元し、ヨードアセテートでSH基をブロックする。この反応は、pH8.6で変性濃度のグアニジニウム−HCl(6M)の下で実施される。逆ソーティング方法(ひいては、未改変ペプチドが同定ペプチドとして選択される方法)のためには、尿素含有緩衝液を使用しないことが勧められる。実際、長時間にわたる尿素との接触は、ペプチドのカルバミル化を導き、かかるペプチドは同様に望ましくない産物としてソートされることになる。この工程で、過剰の試薬及び緩衝液を、一晩−20℃で4体積のエタノール中で沈殿させることによって除去する。遠心分離でタンパク質沈殿物を回収し、pH8.5のリン酸緩衝液中の小容量の6Mのグアニジニウムの中で再度溶解させる。代替的には、pH8.5のリン酸緩衝液中の6Mのグアニジニウム−HClの中でのゲルろ過工程により、試薬及び緩衝液を除去することができる。遊離のNH2基をその対応するアセチル又はニコチノイル誘導体に変換させるため、アセチル又はニコチノイルN−ヒドロキシスクシンイミドエステルを添加する。代替的には、例7にあるように、アセチル及びトリジューテロアセチル誘導体の1/1の混合物を使用する。この第2の例では、ニコチノイル誘導体のH4又はD4−型の1/1の混合物が利用される(Munchback, M et al., 2000)。アセチル化反応を、pH8.5のトリス−HClをアセチル化試薬に対して1モル過剰に添加することにより終結させ、1Mのグアニジニウム−HClまで希釈させるか又は0.5%のNH4HCO3に対し透析させ、その後トリプシンで消化させる。結果として得られたペプチドを、一次クロマトグラフィー分離に付す。その後、各フラクションを、新たに生成された遊離ペプチド α−NH2−基(例えばトリニトロベンゼンスルホネート、アセチルN−スクシンイミドエステル、フェニルイソシアネートなど)と定量的に反応する試薬で処理する。二次ランにおけるこれらの処理済みフラクションの再ランは、このとき、最後の反応工程で反応した全てのペプチドを、より疎水性の高い位置に向かって転位させ、一方すでにインビボでブロックされたか又は一次ランの前の前処理によってNH2末端ブロックされた全てのペプチド又はNH2末端ピロリドンカルボン酸を伴うペプチドは、それらが一次ラン中に溶出した位置と同じ位置で非改変同定ペプチドとして回収される。2つの異なるサンプルからのタンパク質溶解物のペプチドパターンを比較することにより、プロセスを受けたタンパク質の性質及び正確な分割部位の両方について情報を提供する新たに生成されたNH2末端から誘導されたペプチドを同定することが可能である。上述の実験は、同定ペプチドをソートする一般的原理をなおも保ちながら、複数の要領で変動させることができる。例えば、SH反応性及びNH2反応性化合物でタンパク質を変換させた後、タンパク質をH2 16O(サンプル1)及びH2 18O(サンプル2)中でトリプシンで消化させる。この実験を用いると、タンパク質プロセッシングの範囲のディファレンシャル定量化を2つのサンプルの間で研究することができる。それによって、トリプシン分割の後、サンプル1及びサンプル2が等しい比率で組合わされ、この混合物が第1のクロマトグラフィーランで分離される。その後、各フラクションを、遊離α−NH2基と反応する試薬で処理する(例えばトリニトロベンゼンスルホネート、アセチルN−スクシンイミドエステル、フェニルイソシアネートなど)。二次ランにおけるこれらの処理済みフラクションの再ランは、このとき最後の反応工程で反応した全てのペプチドを、より疎水性の高い位置に向かって転位させ、一方すでにインビボでブロックされたか、又は一次ランの前の前処理によってNH2末端ブロックされた全てのペプチド又はNH2末端ピロリドンカルボン酸を伴うペプチドは、それらが一次ラン中に溶出した位置と同じ位置で非改変同定ペプチドとして回収される。軽(16O)及び重(18O)ペプチドは化学的に非常に類似しており、各々のペプチド対は同じ要領で分離し、同じく同じ要領でイオン化する。質量分析法の間に、軽及び重ペプチドは、重ペプチドが4amuの質量増加を有することから分離する。この分離は、2つのサンプル中でタンパク質プロセッシングの範囲のディファレンシャル定量化を正確に測定するのに充分なものである。
Example 8: Identification of proteins that have undergone internal proteolytic processing and localization of processing sites within whole cell lysates using the present invention Often, proteins are internally internalized due to the action of specific protheases. Divided. This phenomenon is seen, for example, at the onset of apoptosis due to caspase activation. Internal protein processing can also be an important step during normal cell development, and such a process can play an important physiological role. Furthermore, protein splitting within the precursor molecule is a process that leads to protein maturation. The detection of these processes is a fundamental element in modern proteomics. Our invention allows us to identify both the nature of the processed protein and the location of the processing site. A typical but non-limiting experimental protocol is described below. First, proteins derived from whole cell lysates are reduced with tri-butylphosphine and the SH groups are blocked with iodoacetate. The reaction is carried out at a pH of 8.6 and a denaturing concentration of guanidinium-HCl (6M). For reverse sorting methods (and thus unmodified peptides are selected as identified peptides) it is recommended not to use urea-containing buffers. In fact, prolonged contact with urea leads to carbamylation of the peptide, which will be sorted as an undesirable product as well. In this step, excess reagent and buffer are removed by precipitation in 4 volumes of ethanol at −20 ° C. overnight. The protein precipitate is collected by centrifugation and redissolved in a small volume of 6M guanidinium in pH 8.5 phosphate buffer. Alternatively, the reagents and buffer can be removed by a gel filtration step in 6M guanidinium-HCl in phosphate buffer at pH 8.5. To convert the free NH 2 group to its corresponding acetyl or nicotinoyl derivative, acetyl or nicotinoyl N-hydroxysuccinimide ester is added. Alternatively, as in Example 7, a 1/1 mixture of acetyl and trideuteroacetyl derivatives is used. In this second example, a 1/1 mixture of H4 or D4-type nicotinoyl derivatives is utilized (Munchback, M et al., 2000). The acetylation reaction is terminated by adding 1 molar excess of pH 8.5 Tris-HCl to the acetylating reagent and diluted to 1 M guanidinium-HCl or to 0.5% NH 4 HCO 3 . Dialyze and then digest with trypsin. The resulting peptide is subjected to primary chromatographic separation. Each fraction is then treated with a reagent that reacts quantitatively with the newly generated free peptide α-NH 2 — group (eg, trinitrobenzene sulfonate, acetyl N-succinimide ester, phenyl isocyanate, etc.). A rerun of these treated fractions in the secondary run will then translocate all the peptides reacted in the last reaction step towards a more hydrophobic position, while already blocked in vivo or primary All peptides that are NH 2 end-blocked by pre-treatment prior to the run or peptides with NH 2 -terminal pyrrolidone carboxylic acid are recovered as unmodified identification peptides at the same position they eluted during the primary run. Peptides derived from the newly generated NH 2 terminus that provide information about both the nature of the processed protein and the exact cleavage site by comparing the peptide patterns of protein lysates from two different samples Can be identified. The above experiments can be varied in a number of ways while still retaining the general principle of sorting identified peptides. For example, after converting the protein with SH-reactive and NH 2 -reactive compounds, the protein is digested with trypsin in H 2 16 O (sample 1) and H 2 18 O (sample 2). Using this experiment, differential quantification of the range of protein processing can be studied between two samples. Thereby, after trypsin resolution, sample 1 and sample 2 are combined in equal proportions and this mixture is separated in the first chromatographic run. Each fraction is then treated with a reagent that reacts with free α-NH 2 groups (eg, trinitrobenzene sulfonate, acetyl N-succinimide ester, phenyl isocyanate, etc.). The rerun of these treated fractions in the secondary run then translocates all peptides that reacted in the last reaction step towards a more hydrophobic position, while already blocked in vivo or primary All peptides that are NH 2 end-blocked by pre-treatment of the run or peptides with NH 2 -terminal pyrrolidone carboxylic acid are recovered as unmodified identification peptides at the same position they eluted during the primary run. Light (16 O) and heavy (18 O) peptides are chemically very similar, each peptide pair was separated in the same way, also ionize in the same way. During mass spectrometry, light and heavy peptides separate from the heavy peptide having a mass increase of 4 amu. This separation is sufficient to accurately measure the differential quantification of the range of protein processing in the two samples.

例9: 緩衝液系
本発明の重要な要素は、1)ペプチドを改変させるのに利用される反応条件、及び2)フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを分析し同定するのに用いられる質量分析アプローチのタイプ、との関係における及びこれらの一体化されたペプチド分離条件の選択にある。この点を例示する目的で、以下では、手順のこの無欠性の側面を考慮に入れてタンパク質ペプチド混合物からいかにしてメチオニン−ペプチドを選択するかのいくつかの例について記述する。一つの例では、TFA/アセトニトリル系内で、一次ランを行ない、1%のTFA/H22の中で酸化工程を行なう。二次ランは同様にTFA/アセトリニトル系内で行なわれ、一方、ペプチド質量測定は、微量のTFAには感応しないPSD−MALDI−RETOF−MS又はMALDI−TOF−MSによって行なわれる(以下参照)。したがってこのプロトコルでは、対イオンTFAは、一次ランの始めから全二次ランまで、手順全体を通して変化しない。フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの同定が電気スプレー−イオン化(ESI−MS)によって行なわれる場合には、TFAがイオンクラスタを形成してMS−測定に干渉することがわかっているため(Mirza and Chait, 1994)、TFA−系は推められない。したがって、第2の例としては、HCOOH/アセトニトリル系がESIによる効率の良いイオン化を可能にすることから、今度はこの系の中で一次ラン及び二次ランの両方共が実施される。しかしながら、HCOOHの存在下では、過ギ酸の形成ひいてはスルホキシド及びスルホン誘導体の両方におけるメチオニン側鎖の変換が導かれることから、スルホキシド−メチオニンペプチドを生成するための中間酸化工程を実施することができない。それによって、ここでは、1%のTFA及び0.5%のH22混合物の中で酸化工程が行なわれる。この場合、2つの連続するクロマトグラフィー工程と改変の間で対イオンの性質は同じではなく、二次ランの間のイオン対合効果に影響を及ぼす可能性がある。ここでは、比較的低い濃度のTFAのため、擾乱効果は重要ではない。これは、TFA濃度が増大させられる場合又は改変工程中により強いイオン対合効果を伴って対イオンが使用される場合に問題となりうる。要約すると、一次ラン及び二次ラン全体を通して、改変工程中、及び質量分析中、緩衝液の性質を変化のない状態に保つことが好ましい。これが行なえない場合、又はクロマトグラフィープロセス内の緩衝液が質量分析で使用される溶媒とは異なる場合には、第3のクロマトグラフィーランを実施することができる。
Example 9: Buffer System The key elements of the invention are 1) the reaction conditions used to modify the peptide, and 2) the mass spectrometry used to analyze and identify the flagged or identified peptide The type of approach, in relation to and in the selection of these integrated peptide separation conditions. For the purpose of illustrating this point, the following describes some examples of how to select a methionine-peptide from a protein peptide mixture taking into account this integral aspect of the procedure. In one example, a primary run is performed in a TFA / acetonitrile system and the oxidation step is performed in 1% TFA / H 2 O 2 . Secondary runs are similarly performed in the TFA / acetrinitrile system, while peptide mass measurements are performed by PSD-MALDI-RETOF-MS or MALDI-TOF-MS which are insensitive to trace amounts of TFA (see below). Thus, in this protocol, the counter ion TFA does not change throughout the procedure from the beginning of the primary run to the entire secondary run. When identification of flagged or identified peptides is performed by electrospray-ionization (ESI-MS), it is known that TFA forms ion clusters and interferes with MS-measurements (Mirza and Chait, 1994), TFA-system is not recommended. Thus, as a second example, since the HCOOH / acetonitrile system allows efficient ionization by ESI, both primary and secondary runs are now performed in this system. However, in the presence of HCOOH, it is not possible to carry out an intermediate oxidation step to produce a sulfoxide-methionine peptide because it leads to the formation of performic acid and thus the transformation of the methionine side chain in both sulfoxide and sulfone derivatives. Thereby, here the oxidation step is carried out in a mixture of 1% TFA and 0.5% H 2 O 2 . In this case, the nature of the counterion is not the same between the two successive chromatographic steps and the modification, which may affect the ion pairing effect between the secondary runs. Here, the disturbance effect is not important due to the relatively low concentration of TFA. This can be a problem when the TFA concentration is increased or when counterions are used with stronger ion-pairing effects during the modification process. In summary, it is preferred to keep the buffer properties unchanged throughout the primary and secondary runs, during the modification process and during mass spectrometry. If this is not possible, or if the buffer in the chromatography process is different from the solvent used in mass spectrometry, a third chromatography run can be performed.

同じ方針で、一次ランを開始する前にタンパク質ペプチド混合物内に存在する緩衝液イオンを考慮に入れることが重要でありうる。理想的には、タンパク質ペプチド混合物内の緩衝イオンは、一次ラン及び二次ランの間に用いられるものと同じであるべきである。タンパク質ペプチド混合物中の緩衝イオンが過度に発散的である場合、当該技術分野において利用可能な複数の方法で、必要な適応化を得ることができる。例えば、これは、トリプシン消化の前に適切な緩衝液に対しタンパク質混合物を透析させることによって得ることができる。代替的には、一次ランを開始する前に、急な勾配をもつ短かい逆相(RP)−分離を付加することもできる。この高速RP分離の間に塩は除去され、ペプチドは一次ラン及び二次ランにおいて使用されることになる適正な対イオンを獲得していく。この高速RP工程から溶出するペプチドを合わせて、凍結乾燥させ、一次ランに適した緩衝液の中に溶解させる。大部分の理想的なイオン条件下にペプチド混合物をもってくる手順をここではコンディショニング工程と呼ぶ。ペプチド混合物のコンディショニングが重要である一例について以下で記述する。   In the same way, it may be important to take into account the buffer ions present in the protein peptide mixture before starting the primary run. Ideally, the buffer ions in the protein peptide mixture should be the same as those used during the primary and secondary runs. If the buffer ions in the protein peptide mixture are too divergent, the required adaptation can be obtained in several ways available in the art. For example, this can be obtained by dialyzing the protein mixture against an appropriate buffer prior to trypsin digestion. Alternatively, a short reverse phase (RP) -separation with a steep slope can be added before starting the primary run. During this fast RP separation, the salt is removed and the peptide acquires the correct counterion that will be used in the primary and secondary runs. The peptides eluting from this high speed RP step are combined, lyophilized and dissolved in a buffer suitable for the primary run. The procedure that brings the peptide mixture under most ideal ionic conditions is referred to herein as the conditioning step. One example where conditioning of the peptide mixture is important is described below.

クローシングを阻害するため、クエン酸緩衝液を添加することによってヒト血漿を調製する。かかる全血漿タンパク質調製物のトリプシン消化が一次クロマトグラフィー工程に直接付される場合、ペプチド分離は、ペプチド混合物の中にもともと存在するクエン酸塩による影響を受けることになる。未改変ペプチドがここで、クエン酸塩がほとんど存在しない二次ランのために移行させられた場合、イオン対合の変化に起因する望ましくないシフトが存在するかもしれない。この種のシフトは、遅く溶出する疎水性ペプチドの場合よりも、勾配の始めに溶出する親水性のさらに高いペプチドについてより大きいものである。一次ランにおけるクエン酸塩の効果は、まず最初に、有機溶媒の急な勾配を用いて高速RPカラム全体にタンパク質ペプチド混合物を通すことによって回避される。フル勾配全体にわたり溶出するペプチドは全て回収され、凍結乾燥により乾燥されるか又は真空乾燥され、一次ランに先立ち適切な緩衝液の中で再度溶解させられる。タンパク質ペプチド混合物をコンディショニングすることによって、ソーティング手順全体にわたり同じ又は同一のクロマトグラフィー条件が確保される。コンディショニング工程は同様に、ソーティングカラムを漸進的に汚染しうる化合物を除去する清浄工程としても重要である。   To inhibit the closing, human plasma is prepared by adding citrate buffer. If tryptic digestion of such a whole plasma protein preparation is directly subjected to the primary chromatography step, the peptide separation will be affected by the citrate originally present in the peptide mixture. If the unmodified peptide is now transferred for a secondary run with little citrate present, there may be an undesirable shift due to changes in ion pairing. This type of shift is greater for the more hydrophilic peptides eluting at the beginning of the gradient than for the slower eluting hydrophobic peptides. The effect of citrate in the primary run is first avoided by passing the protein peptide mixture through a high speed RP column using a steep gradient of organic solvent. All peptides eluting over the full gradient are collected and dried by lyophilization or vacuum dried and redissolved in an appropriate buffer prior to the primary run. Conditioning the protein peptide mixture ensures the same or identical chromatographic conditions throughout the sorting procedure. The conditioning process is also important as a cleaning process to remove compounds that can progressively contaminate the sorting column.

例10: 個別的ペプチド質量ベースのプロテオミクス(IPMBP)
本発明に従うと、複合ペプチド混合物又はタンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのサブセットを選択することが可能である。さらに、本発明に従うと、ペプチド及び対応するタンパク質は、質量分析計といったような適切な分析装置で同定される。MALDI−TOF質量分析計を用いて、前記ペプチドの質量を測定するが、これは、ペプチド及びその対応するタンパク質を明白に同定するのにつねに充分であるとはかぎらない。この例では、単離されたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの情報内容を増大させるためのいくつかのアプローチが記述されている。これにより、増大する数の前記ペプチドを、質量分析計を用いたその質量の単純な決定によって明白に決定することが可能となる。このアプローチは、個別的ペプチド質量ベースのプロテオミクス(IPMBP)と呼ばれる。
Example 10: Individual peptide mass-based proteomics (IPMBP)
According to the present invention, it is possible to select a flagged peptide or a subset of identified peptides from a complex peptide mixture or a protein peptide mixture. Further in accordance with the present invention, peptides and corresponding proteins are identified with a suitable analyzer such as a mass spectrometer. A MALDI-TOF mass spectrometer is used to measure the mass of the peptide, which is not always sufficient to unambiguously identify the peptide and its corresponding protein. In this example, several approaches are described for increasing the information content of an isolated flagged or identified peptide. This allows an increasing number of the peptides to be determined unambiguously by simple determination of their mass using a mass spectrometer. This approach is called individual peptide mass-based proteomics (IPMBP).

10.1 エンドプロテイナーゼ−LysCで生成されたペプチドについてのIPMBP
本発明を使用することで、特異的アミノ酸の1以上の被検物を含むペプチドを選択することが可能となる。明白に同定できるペプチド数を増大させるために、選択されたペプチド内にこのアミノ酸が存在するはずであるという知識が用いられる。1つのアプローチは、特異的アミノ酸の少なくとも1つの残基を含有するものとして知られているペプチドの質量のみを含有するサブデータベースを構築することにある。例えば、特異的アミノ酸としてメチオニンが選択された場合には、少なくとも1つのメチオニンを含有するペプチドの質量を伴うサブデータベースが作り出され、各々のメチオニン含有フラグを立てたペプチドの質量がこのデータベースに対してスクリーニングされる。
10.1 IPMBP for peptides produced with endoproteinase-LysC
By using the present invention, it is possible to select a peptide containing one or more analytes of specific amino acids. In order to increase the number of peptides that can be clearly identified, the knowledge that this amino acid should be present in the selected peptide is used. One approach consists in building a sub-database containing only the mass of peptides known to contain at least one residue of a specific amino acid. For example, if methionine is selected as the specific amino acid, a sub-database with the mass of peptides containing at least one methionine is created, and the mass of each flagged peptide containing methionine is compared to this database. To be screened.

明白に決定されているフラグを立てたペプチドは同定ペプチドの割合のさらなる増加は、特異的プロテアーゼを使用することによって得られる。一例においては、エンドプロテイナーゼ−LysCが使用される。この例では、(SwissProtデータベースリリース39.0から抽出される)ヒト及びE. coliのタンパク質のコンピュータ内でのエンドプロテイナーゼ−Lys−C消化によって、誘導されると考えられる全てのペプチドを含有するデータベースが構築された。このデータベースから、そのモノアイソトピック質量が700Daと4000Daの間になくてはならず、かつ少なくとも1つのメチオニン残基が含まれていなくてはならないという特異的基準を満たすペプチドのサブデータベースが作り出された。このサブデータベースは、増大しつつあるペプチド質量に応じて指標づけされ、その後、その親タンパク質に対する特有の識別子として使用できるペプチド、すなわち正確に3ケタまで測定されたその質量が特有のペプチド配列に対応しているペプチドの数が計算された。これらの計算から、計算上のヒトペプチド質量の91%及び計算上のE. coliペプチド質量の95%が、特有の固定用ペプチドとして役立つことが観察された(図7)。同様にして、これらの特有の識別子のうちの少なくとも1つを含んでいたデータベース内のタンパク質の数を計算し、両方の種について80%以上のタンパク質がこのようにして同定できるということが観察された。この戦略をハイスループットペプチドベースのプロテオミクス用に使用するためには、ペプチド質量を非常に高い精度で測定する必要がある。近年公表されたように、かかる高い質量精度は、例えば、内部較正手順を用いたフーリエ変換質量分析計(FTMS)で充分手の届くところにある(O'connor及びCostello, 2000)。この精度レベルが達せされない場合直ちに、同定パワーの非常に急速な降下を予想することができる。同様にして、統計学的見地から見ると、データベースが大きくなれば、小さいものに比べ、生み出される明白な割当ては少なくなる。したがって、好ましくは、IPMBP−探索アルゴリズムを単一の種又は生体に向けることが好ましい。これらのシミュレートされた実験については、例えばトリプシン又はキモトリプシン消化に比べ平均して大きいペプチドを生成するエンドプロテイナーゼLys−Cが使用された。後者の酵素又は異なるプロテアーゼの組合せ使用は、より多くの入力をもつペプチドデータベースを結果としてもたらし、それによって、IPMBPにより独自に同定されうるタンパク質の数及び特有のペプチド質量の数の両方が減少することになる。   A further increase in the proportion of identified peptides flagged as clearly determined can be obtained by using specific proteases. In one example, endoproteinase-LysC is used. In this example, a database containing all peptides that would be derived by in-protein endoproteinase-Lys-C digestion of human and E. coli proteins (extracted from SwissProt database release 39.0). Was built. From this database, a sub-database of peptides is created that meets the specific criteria that its monoisotopic mass must be between 700 Da and 4000 Da and must contain at least one methionine residue. It was. This sub-database is indexed according to increasing peptide mass and can then be used as a unique identifier for its parent protein, ie its mass measured to exactly 3 digits corresponds to a unique peptide sequence The number of running peptides was calculated. From these calculations, it was observed that 91% of the calculated human peptide mass and 95% of the calculated E. coli peptide mass served as unique immobilization peptides (FIG. 7). Similarly, the number of proteins in the database that contained at least one of these unique identifiers was calculated, and it was observed that over 80% of the proteins for both species could be identified in this way. It was. In order to use this strategy for high-throughput peptide-based proteomics, it is necessary to measure peptide mass with very high accuracy. As recently published, such high mass accuracy is well within reach of, for example, a Fourier Transform Mass Spectrometer (FTMS) using an internal calibration procedure (O'connor and Costello, 2000). If this level of accuracy is not reached, a very rapid drop in identification power can be expected immediately. Similarly, from a statistical point of view, the larger the database, the less obvious assignments are produced than the smaller one. Therefore, it is preferable to direct the IPMBP-search algorithm to a single species or organism. For these simulated experiments, an endoproteinase Lys-C was used that produced, on average, a larger peptide compared to trypsin or chymotrypsin digestion. Use of the latter enzyme or a combination of different proteases results in a peptide database with more inputs, thereby reducing both the number of proteins that can be uniquely identified by IPMBP and the number of unique peptide masses. become.

10.2 ペプチドの情報内容の強化
時間のかかるMS/MS分析を用いることなく、より厳しい基準を得るため、フラグを立てたペプチドの情報内容は、酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルとトリジューテロ酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルの等モル混合物を用いてペプチド内の遊離NH2−基を特異的に変更することによってさらに強化される。この変換反応の結果として、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、これらのペプチド中の遊離NH2基の数に応じて予め定められた数のCH3−CO(CD3−CO)基を獲得する。獲得した基の数は、ペプチドダブレットの観察された質量シフトの範囲から容易に演繹できる。例えば、3amuのシフトは、1つのNH2基の存在と対応し、3及び6amuのシフトは2つのNH2基と対応し、3、6及び9amuのシフトは、ペプチド内の3つのNH2基の存在を示す。遊離NH2基の変更は、タンパク質消化の後で、ただし一次ランの開始の前に実施されるのが最も適切である。ペプチド内の遊離NH2基のアセチル化は、ペプチドの疎水性を増大させる。この効果にもかかわらず、例えばメチオニン酸化の後に得られる親水性シフト(δmin及びδmax)の範囲(例1参照)は、ペプチドがアセチル化されなかった場合と類似している。それによって、本発明は、このアプローチでも同様に適用可能である。このアプローチを上述のアプローチと組合せて用いると、フラグを立てたペプチドの各々について以下の情報が得られる:すなわち(1)MSにより決定される質量、(2)特異的に選択されたアミノ酸(例えばメチオニン)の残基の数及び(3)遊離アミノ基の数。この組合された情報は、上述のようなデータベース及びサブデータベースをスクリーニングすることによって明白に同定できるフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの数を著しく増加させる。
10.2 Enhancement of peptide information content To obtain more stringent standards without using time-consuming MS / MS analysis, the flagged peptide information content is N-hydroxysuccinimide ester and N-hydroxy trideuteroacetate. succinimide free NH in the peptide using an equimolar mixture of the ester 2 - further enhanced by changing the basis of the specific. As a result of this conversion reaction, the flagged or identified peptides acquire a predetermined number of CH 3 —CO (CD 3 —CO) groups depending on the number of free NH 2 groups in these peptides. To do. The number of groups acquired can be easily deduced from the range of observed mass shifts of peptide doublets. For example, the shift of 3amu corresponds with the presence of one NH 2 group, 3 and the shift of 6amu corresponds with two NH 2 groups, 3, 6 and shift 9amu has three NH 2 groups in the peptide The presence of Alteration of the free NH 2 group is most suitably performed after protein digestion but before the start of the primary run. Acetylation of free NH 2 groups within the peptide increases the hydrophobicity of the peptide. Despite this effect, for example, the range of hydrophilic shifts (δmin and δmax) obtained after methionine oxidation (see Example 1) is similar to that when the peptide was not acetylated. Thereby, the present invention is equally applicable with this approach. Using this approach in combination with the approach described above, the following information is obtained for each flagged peptide: (1) mass determined by MS, (2) specifically selected amino acids (eg, Number of residues of (methionine) and (3) number of free amino groups. This combined information significantly increases the number of flagged peptides or identified peptides that can be clearly identified by screening databases and sub-databases as described above.

さらに、このアプローチは、2つの混合物中に存在するペプチドの比率を決定するために使用できる。この例では、1つのサンプルから来たペプチドを、酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルでアセチル化し、第2のサンプルからのペプチドをトリジューテロ酢酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルでアセチル化する。質量スペクトルで測定した各々のフラグを立てたペプチドの2つの同位体型の比率は、その後、定量的比較を行なうために用いられる。ディファレンシャル定量的方法においては、トリプシンペプチド内のリシン残基の数を決定するためにO−メチルイソ尿素を用い、この付加的情報が従来の探索方法を用いたタンパク質同定の全体的成功を改善するということを示したBrancia et al.(2001)によって、類似のアプローチが近年公表された。このアプローチと本発明の組合せは、明白に同定されうるペプチドの割合をさらに著しく改善する。   Furthermore, this approach can be used to determine the proportion of peptides present in the two mixtures. In this example, the peptide from one sample is acetylated with acetic acid N-hydroxysuccinimide ester and the peptide from the second sample is acetylated with trideuteroacetic acid N-hydroxysuccinimide ester. The ratio of the two isotopic forms of each flagged peptide measured in the mass spectrum is then used to make a quantitative comparison. In differential quantitative methods, O-methylisourea is used to determine the number of lysine residues in the tryptic peptide, and this additional information improves the overall success of protein identification using conventional search methods. A similar approach was recently published by Brancia et al. (2001) who showed that. The combination of this approach and the present invention further significantly improves the proportion of peptides that can be clearly identified.

同一か又は非常に類似した質量をもつものの、疎水性又は正味電荷の異なる複数のペプチドを識別することを可能にするという理由から、分離システム内(例えば一次ラン中)にある一定の与えられたペプチドの溶出又は移動時間は重要な追加情報である。   Given a certain mass within the separation system (eg during the primary run) because it allows to identify multiple peptides with the same or very similar mass but different hydrophobicity or net charge Peptide elution or migration time is an important additional information.

10.3 NH2末端トリプシンペプチドについて選択することによるIPMBP
この発明においては、例えば、NH2末端ブロックされたタンパク質のNH2末端ペプチドについてソートすることが可能である(例6a)が、この考え方は、サンプル中の全てのタンパク質のNH2末端ペプチドに拡大される(例7)。図6では、インビボのNH2ブロックされたタンパク質(最も確率が高いのは、NH2アセチル化、NH2ホルミル化又はピログルタミル化されたもの)から誘導されたペプチドの特異的ソーティング方法が示されている。この手順の変形態様を用いて(例7)、我々は、タンパク質ペプチド混合物内に存在するタンパク質の全てとは言わないまでも大部分からのNH2末端ペプチドについて特異的にソートすることもできる。この手順は、同様に、インビボでNH2末端ブロックされたタンパク質から及び遊離NH2基を伴うタンパク質から誘導されたペプチドの間で識別を行なうことができるようにもしている。最後に、ソートされたこれらのNH2末端ペプチドの質量は、例えば質量分析計を用いて容易に決定することができる。
10.3 IPMBP by selecting for NH 2 -terminal tryptic peptides
In this invention, for example, it is possible to sort on NH 2 terminal peptides of NH 2 end blocked proteins (Example 6a), but this idea extends to NH 2 terminal peptides of all proteins in the sample (Example 7). FIG. 6 shows a specific sorting method for peptides derived from in vivo NH 2 blocked proteins (most likely NH 2 acetylated, NH 2 formylated or pyroglutamylated). ing. Using a variation of this procedure (Example 7), we can also sort specifically on most if not all of the NH 2 -terminal peptides, if not all of the proteins present in the protein peptide mixture. This procedure also allows discrimination to be made between peptides derived from NH 2 end-blocked proteins in vivo and from proteins with free NH 2 groups. Finally, the mass of these sorted NH 2 -terminal peptides can be easily determined using, for example, a mass spectrometer.

このアプローチの重要な利点は、それがタンパク質のアミノ末端ペプチドについて選択するということにある。その結果、ペプチドに対応するタンパク質の同定は、データベース内に記憶されているペプチドの質量とペプチド質量を相関させるための探索を今やデータベース内のアミノ末端ペプチドの質量に制限できることから、大幅に単純化されている。その結果、大部分のペプチドについて、ペプチドをその対応するタンパク質と明白に相関させることが可能である。理想的な1つの状況では、全てのNH2末端ペプチドを、その対応する親タンパク質の単独の代表的同定ペプチドとみなすことができ、タンパク質の同定の問題を主として1タンパク質−1ペプチドの相関関係に帰することができる。このことはすなわち、1000の異なるタンパク質の混合物について、1000の異なる同定ペプチドを探索しなくてはならない、ということを意味している。インビボでのタンパク質の成熟中のNH2末端でのプロセッシングの範囲がつねにわかっているとはかぎらないことから、ゲノムDNA配列を用いた単純なコンピュータシミュレーションによりこの仮定を確認するには、幾分かの困難が伴う。例えば、β−細胞質アクチンは最初Met−Cys−Asp−Asp−Asp−Ile−として合成されるが、最終的には、先立つMet及びCysの連続的除去後のアセチル基の添加にを伴ってアセチル−Asp−Asp−Asp−Ile…に処理される(Redman及びRubenstein, 1984)。「予測不可能な」NH2末端タンパク質プロセッシングの問題は、MS/MS又はPSDアプローチによりまずは全ての同定ペプチドを選択しその後同定することによって解決される。これらの研究は、ソートされたNH2末端ペプチドがアルギニン又はホモアルギニン(hArg)のいずれかを含有することになり、これはひじょうに効率良くイオン化しMS/MS分析中に主としてyタイプのフラグメントイオンを生成しそれによって容易に解釈可能なスペクトルを導くことがわかっているため(Biemann, 1990)、過度に複雑なものではない。すでに10.2節で言及した通り、同定ペプチドの溶出又は移動時間は、同定ペプチドを完全に同定するためにその合計質量と組合せられるべき貴重かつ充分な付加的パラメータでありうる。それによって、この特異的ペプチドがどのタンパク質から誘導されているかの情報と共にそのクロマトグラフィー特性と組合わされた全ての同定ペプチドの質量は、関係型データベースの中に記憶される。このことはすなわち、大部分のケースにおいて、同定ペプチドの質量をその親タンパク質と明白な形で相関させることが可能であるということを意味している。 An important advantage of this approach is that it selects for the amino terminal peptide of the protein. As a result, identification of the protein corresponding to a peptide is greatly simplified because the search for correlating peptide mass with peptide mass stored in the database can now be limited to the mass of the amino-terminal peptide in the database. Has been. As a result, for most peptides it is possible to unambiguously correlate the peptide with its corresponding protein. In an ideal situation, all NH 2 -terminal peptides can be considered as single representative identifying peptides of their corresponding parent proteins, and the problem of protein identification is mainly related to 1 protein-1 peptide correlation. I can return. This means that for a mixture of 1000 different proteins, 1000 different identified peptides must be searched. Since the extent of processing at the NH 2 terminus during protein maturation in vivo is not always known, it is somewhat necessary to confirm this assumption by simple computer simulations using genomic DNA sequences. Accompanied by difficulties. For example, β-cytoplasmic actin is first synthesized as Met-Cys-Asp-Asp-Asp-Ile-, but eventually acetylated with the addition of acetyl groups after successive removal of Met and Cys. -Asp-Asp-Asp-Ile ... (Redman and Rubenstein, 1984). The problem of “unpredictable” NH 2 -terminal protein processing is solved by first selecting and then identifying all identified peptides by MS / MS or PSD approaches. These studies indicate that the sorted NH 2 -terminal peptide contains either arginine or homoarginine (hArg), which ionizes very efficiently and predominantly converts y-type fragment ions during MS / MS analysis. It is not overly complex because it has been found to lead to a spectrum that can be generated and easily interpreted (Biemann, 1990). As already mentioned in Section 10.2, the elution or migration time of the identified peptide can be a valuable and sufficient additional parameter to be combined with its total mass to fully identify the identified peptide. Thereby, the mass of all identified peptides combined with their chromatographic properties along with information on which protein this specific peptide is derived from is stored in a relational database. This means that in most cases the mass of the identified peptide can be unambiguously correlated with its parent protein.

10.4 定量的ディファレンシャルプロテオームアプローチにおけるIPMBPの使用
同定ペプチドを用いた定量的プロテオームアプローチにおいてIPMBPを使用するための手順は、以下の工程から成る:すなわち、例7に記述された手順に従って、タンパク質ペプチド混合物1からのタンパク質をまずシステインで修飾し、グアニジン化し、その後N末端アセチル化する。その後タンパク質をH2 16Oの存在下でトリプシンで消化させる。同じ手順をタンパク質ペプチド混合物2について実施するが、今度はトリプシン消化をH2 18Oの存在下で実施する。トリプシンは、その標的ペプチド結合の分割の触媒として作用するだけでなく、分割された部位で水から派生した2つの酸素原子を取り込む(例えばSchnoelzer et al., 1996を参照のこと)(Rose et al., 1983)。それによってタンパク質ペプチド混合物1から誘導されたペプチドは、2つの16O−同位体でCOOH末端で標識づけされ、一方、タンパク質ペプチド混合物2に由来するペプチドは、今度は2つの18O−同位体を担持し、異なる混合物に由来する同じペプチドを4amuで区別している。ここで、ペプチド混合物を組合せ、第1カラム上を通す(ラン1)。ペプチドをフラクションの形で再び回収し、そのα−アミノ基で、疎水性(又は親水性)基を担持する特異的試薬により標識づけする。このとき、NH2末端ブロックされたタンパク質(インビボ又はインビトロ)から誘導されたペプチドは二次ランで移動せず、ラン1と同じ溶出時間間隔で回収可能である。これとは対照的に、一次ランの後NH2基において反応した全ての改変されたペプチドは、ここで疎水性/親水性シフトを受け、それらが標識づけを受ける前に取っていた位置から分離する。遊離α−アミノ基を改変するために親水性試薬が使用される場合、NH2末端ブロックされたペプチドに比べ、改変されたペプチドの親水性シフトが観察される。しかしながら、ペプチドの遊離α−アミノ基はすでに親水性であることから、大部分のブロッキング試薬は、遊離アミノ基ペプチドよりも遅く溶出するより疎水性の高い化合物を導く。単離された同定ペプチドの質量分析の時点で、このとき2つのタイプのペプチドダブレットすなわち4amuだけ分離し(2つの16Oと2つの18O同位体をもつことの間の差)、インビボでブロックされたタンパク質から誘導されたもの、が検出される。ピーク強度又はピーク表面積の比率は、2つの混合物内の対応するタンパク質の相対的比率を反映している。第2のタイプのダブレットは、7amuだけ(2つの16Oと2つの18O同位体をもつことの間の差に、3つのH原子と3つのD原子をもつことの間の差を増分したもの)分離されており、遊離NH2末端を有していたサンプル中のタンパク質から誘導される。ピーク強度又はピーク表面積の比率は、ここでも、2つの混合物内の対応するタンパク質の相対比を反映している。定量的示差NH2末端ペプチドアプローチのための反応スキームは、図8にまとめられている。
10.4 Use of IPMBP in a Quantitative Differential Proteome Approach The procedure for using IPMBP in a quantitative proteome approach with an identified peptide consists of the following steps: ie, according to the procedure described in Example 7, protein peptide The protein from Mixture 1 is first modified with cysteine, guanidated and then N-terminal acetylated. The protein is then digested with trypsin in the presence of H 2 16 O. The same procedure is performed for protein peptide mixture 2, but this time a trypsin digest is performed in the presence of H 2 18 O. Trypsin not only acts as a catalyst for splitting its target peptide bond, but also incorporates two oxygen atoms derived from water at the split site (see, eg, Schnoelzer et al., 1996) (Rose et al ., 1983). The peptide derived from protein peptide mixture 1 thereby is labeled at the COOH terminus with two 16 O-isotopes, while the peptide from protein peptide mixture 2 now has two 18 O-isotopes. The same peptides derived from different mixtures are distinguished by 4 amu. Here, the peptide mixtures are combined and passed over the first column (Run 1). The peptide is recovered again in the form of fractions and labeled with a specific reagent bearing a hydrophobic (or hydrophilic) group at its α-amino group. At this time, peptides derived from NH 2 end-blocked proteins (in vivo or in vitro) do not migrate in the secondary run and can be recovered at the same elution time interval as run 1. In contrast, all modified peptides that reacted in the NH 2 group after the primary run now undergo a hydrophobic / hydrophilic shift and separate from the position they were taken before they were labeled. To do. When a hydrophilic reagent is used to modify the free α-amino group, a hydrophilic shift of the modified peptide is observed compared to the NH 2 end-blocked peptide. However, since the free α-amino group of the peptide is already hydrophilic, most blocking reagents lead to more hydrophobic compounds that elute later than the free amino group peptide. At the time of mass spectrometric analysis of the isolated identified peptide, it is then separated by two types of peptide doublets or 4 amu (difference between having two 16 O and two 18 O isotopes) and blocking in vivo Those derived from the purified protein are detected. The ratio of peak intensity or peak surface area reflects the relative ratio of the corresponding proteins in the two mixtures. The second type of doublet incremented by 7 amu (the difference between having two 16 O and two 18 O isotopes, the difference between having three H atoms and three D atoms. 1) derived from the protein in the sample that had been separated and had a free NH 2 terminus. The ratio of peak intensity or peak surface area again reflects the relative ratio of the corresponding proteins in the two mixtures. The reaction scheme for the quantitative differential NH 2 -terminal peptide approach is summarized in FIG.

16O/18Oディファレンシャル標識づけ方法に対する代替案は、化学的に合成され、少なくとも1つの重水素化された(又は重同位体13C、15Nのいずれかのタイプ)アミノ酸を含み、天然の同定ペプチド対「重」合成同定ペプチドの質量分析法による充分な分離を可能にするフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドの使用である。ここで「重」ペプチドは内部標準として役立つ。それによって、合成ペプチドは既知の数量でタンパク質ペプチド混合物に添加され、その天然の対応物と共にソートされる。質量分析計におけるペプチドピーク比の比較により、天然の同定ペプチド対添加された合成ペプチドの相対的な定量的推定が可能となる。 An alternative to the 16 O / 18 O differential labeling method is a chemically synthesized, containing at least one deuterated (or any type of heavy isotope 13 C, 15 N) amino acid, The use of flagged peptides or identified peptides that allow sufficient separation by mass spectrometry of identified peptides versus “heavy” synthetic identified peptides. Here, the “heavy” peptide serves as an internal standard. Thereby, synthetic peptides are added to the protein peptide mixture in known quantities and sorted along with their natural counterparts. Comparison of peptide peak ratios in a mass spectrometer allows a relative quantitative estimate of naturally identified peptides versus added synthetic peptides.

かかる同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドは、例えば、重水素化ロイシン(例えば10amuの質量差を生成するL−ロイシン−d10)又は重水素化メチオニンを含有し得る。後者は、Met含有ペプチドがソートされた場合に便利であるかもしれない(例えば例1、18、19及び20を参照のこと)。 Such isotopically labeled flagged or identified peptides may contain, for example, deuterated leucine (eg, L-leucine-d 10 which produces a mass difference of 10 amu) or deuterated methionine. The latter may be convenient when Met-containing peptides are sorted (see, eg, Examples 1, 18, 19 and 20).

トリプシンペプチドの大部分がアルギニンかリシンで終結していること、また化学的ペプチド合成がCOOH−末端から出発し、NH2末端に向かって進むことから、重水素化リシン又は重水素化アルギニンのいずれかから出発して全てのペプチドを合成することができ、一方その他のアミノ酸は、その天然の誘導体として付着されうる。この場合、分割可能なリンカーアームによってすでに重水素化リシン又は重水素化アルギニンが上に連結されている固相支持体を使用することができる。かかる固相樹脂は、従来の固相ペプチド合成によりあらゆる種類の重フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドをそこから合成できる一般的な出発材料として使用可能である。 Because most of the tryptic peptides are terminated with arginine or lysine, and chemical peptide synthesis starts at the COOH-terminus and proceeds toward the NH 2 terminus, either deuterated lysine or deuterated arginine Starting from this, all peptides can be synthesized, while other amino acids can be attached as their natural derivatives. In this case, it is possible to use a solid support on which deuterated lysine or deuterated arginine is already linked by a resolvable linker arm. Such solid phase resins can be used as general starting materials from which all types of heavy flagged peptides or identified peptides can be synthesized therefrom by conventional solid phase peptide synthesis.

例11: 単一カラムシステムを用いたペプチドソーター装置
タンパク質ペプチド混合物から例えばメチオニン含有ペプチドを単離するための本発明の基本的プロトコルは、2つの連続したクロマトグラフィー工程から成る。すなわち、その1つは、酸化されたメチオニン−ペプチドと非改変ペプチドの間の最も適したシフトを生成することがわかっている溶媒システム内で行なわれ、電気スプレー又はMALDI−イオン化手順のいずれとも最も互換性のあるRP−HPLC工程である。酸化工程の後に実施される第2のRP−HPLCランは、同じ又は非常に類似したクロマトグラフィー条件下で行なわれ、そのため酸化されたペプチドのみが前方にシフトし、一方非改変ペプチドはそのもとの溶出時間にとどまることになる。この原理は、非メチオニンペプチドからメチオニンペプチドを分離するため、複数のやり方で用いられる。それによって図9に概略的に表わされている単一カラムシステムでは、全細胞ペプチド混合物の一次ラン(ラン1)は、標準的逆相カラム(例えば内径2.1mm×25cmのC−18RP−カラム、Vydac Separations Group, CA)上で行なわれる。これは、一次ランと呼ばれ、E. coli溶解物からのペプチドのUV吸光度プロフィールは図10に示されている。10分間5%の溶媒Bでの初期均一濃度洗浄工程の後、カラムを、95分間一分あたり1%の溶媒Bで線形的に増大するアセトニトリル勾配で溶出させる。緩衝液 Aは、0.1%のトリフルオロ酢酸から成り、一方、緩衝液 Bは、70%のアセトニトリル中の0.09%のTFAから成る。流量は、80μl/分の速度で一定に保たれ、0.5mlのエッペンドルフ管の中に80μlのフラクションを回収する。合計40のフラクションを回収する。回収された第1のフラクションは、フラクション nr10と呼ばれる(これは、勾配の開始後18分〜19分の間で溶出し、23%の溶媒Bと対応する)。最後に回収されたフラクション(勾配の開始後57分〜58分の間で溶出し、63%の溶媒Bと対応する)には49という番号が与えられる。この実験セットアップでは、フラクション中のペプチド内に存在するメチオニン残基のみが特異的に化学的に改変され、酸化されたメチオニン残基を含有するペプチドは、ここではMet−SOペプチドと呼ばれる。特異的改変は、以下のように行なわれる。各々のフラクションを真空乾燥し、1%の水中TFAから成り、これに対し30%のH22原液が添加されて0.5%のH22最終濃度が得られている酸化混合物の中で再度溶解させる。酸化を、30℃で30分間進行させ、その後溶液を直ちに、二次ランのためのRP−カラム上にかける。本発明に従うと、同じ又は類似のクロマトグラフィー条件下で同じカラム上で酸化後の全てのフラクションを再度ランさせることがきわめて好ましい。ラン2内と同じ条件を用いて、Met−SOペプチドは未改変ペプチドのバルクの前で6〜2分の間で溶出する。1つのアプローチは、全てのフラクションを別々にランさせ、これを40個のフラクションの各々について行なうことである。かかるアプローチは、大量のHPLC時間を必要とするのみならず、質量分析計上での重要な作業時間を占有する。HPLC機器及び質量分析計の両方をより経済的に使用するため、そしてプロセス全体を加速するため、我々は、一次ランのいくつかのフラクションをプールして、先行フラクションからの未改変ペプチドと前方にシフトするフラグを立てたペプチドのオーバラップを避け、かつ1つのフラクションからのフラグを立てたペプチドともう1つのフラクションからのフラグを立てたペプチドのオーバラップを避けることにより、分離回数を削減した。このプロトコルを設定する前に、我々は酸化後の有意な数の合成メチオニン含有ペプチドの親水性シフトを測定し、大部分のシフトが6%未満2%以上の溶媒Bであり、それによって我々の実験で使用した勾配において6〜2分のウインドウ内にあったことを認識した(表IIIも参照のこと)。シフトしたペプチドとペプチド材料のバルクの間に存在する2分のゾーンでは、我々は極くわずかなメチオニン−ペプチドしか認めなかったが、その代り、バルクペプチドの大きなピークから広がるわずかな非改変ペプチドをすでに検出した。この特定の実験セッティングにおいて2つのフラクションから来たフラグを立てたペプチドの溶出内のオーバラップを避けるためには、これら2つのフラクション間に少なくとも6分の溶出差があることが必要である(例えば、フラクション10について、これはフラクション17であったはずである)。しかしながら、安全性の理由から、我々は酸化されたメチオニン−ペプチドの次のグループの溶出を可能にする前に大きいピークフラクションの溶出の後にさらに5分の溶出時間を加えた。このことはすなわち、二次ランについて、我々が12分の間隔により一次ランにおいて分離されたフラクションを混ぜ合わせることができたということを意味している。それによって我々は、フラクション22、34及び46とフラクション10を組合せた。同様にして我々はフラクション23、35及び47などとフラクション11を組合せた。二次ランについてのフラクションプール作業の完全なリストが、表IVAに示されている。標準的二次ランのUV吸光度プロフィール(フラクション10、22、34及び46を混ぜ合わせるラン2A)は図11に示されている。メチオニンSO−ペプチドは毎回、未改変ペプチドが溶出すると予想された時間より前6分〜2分の間隔内に回収された。それによって上述のラン2Aの例では、酸化されたペプチドがフラクション4〜7、16〜19、28〜31及び40〜43(表IVA)の中で回収された。残りの二次ランにおける酸化されたペプチドは、表IVA中にさらに列挙されている通りに回収された。それによって合計して、我々は、一次ランからの全てのフラクションを網羅するべく連続12回のこのような二次分離を実施しなければならない。ここで記述されたソーティングプロセスで利用されている時間的間隔及びウインドウが選択されたクロマトグラフィーシステム又はソートすべき成分のタイプに応じて変更され得るということをここで付け加えておくべきであろう。例えば例18では、我々は、同様にメチオニンペプチドもソートするべく異なる時間的間隔及びウインドウを用い、ただしHCOOH/アセトニリトル系を用いたソーティングプロセスを記述している。時間的間隔及びウインドウを各々の特定の問題(例えばホスホ−ペプチドのソーティング、N−ε−アセチル化ペプチドのソーティング、NH2−末端ペプチドのソーティングなど)に適応させなくてはならないというのは自明のことである。
Example 11: Peptide sorter apparatus using a single column system The basic protocol of the present invention for isolating, for example, a methionine-containing peptide from a protein peptide mixture consists of two successive chromatographic steps. That is, one is carried out in a solvent system that has been found to produce the most suitable shift between oxidized methionine-peptide and unmodified peptide, and is most likely with either electrospray or MALDI-ionization procedures. Compatible RP-HPLC process. The second RP-HPLC run performed after the oxidation step is performed under the same or very similar chromatographic conditions, so that only the oxidized peptide is shifted forward, while the unmodified peptide is originally The elution time will remain. This principle is used in several ways to separate methionine peptides from non-methionine peptides. Thus, in the single column system schematically represented in FIG. 9, the primary run (Run 1) of the whole cell peptide mixture is transferred to a standard reverse phase column (eg C-18RP—with an internal diameter of 2.1 mm × 25 cm). Column, Vydac Separations Group, CA). This is called the primary run and the UV absorbance profile of the peptide from the E. coli lysate is shown in FIG. After an initial homogeneous wash step with 5% solvent B for 10 minutes, the column is eluted with an acetonitrile gradient that increases linearly with 1% solvent B per minute for 95 minutes. Buffer A consists of 0.1% trifluoroacetic acid, while Buffer B consists of 0.09% TFA in 70% acetonitrile. The flow rate is kept constant at a rate of 80 μl / min and 80 μl fraction is collected in a 0.5 ml Eppendorf tube. Collect a total of 40 fractions. The first fraction collected is called fraction nr10 (which elutes between 18 and 19 minutes after the start of the gradient and corresponds to 23% solvent B). The last collected fraction (which elutes between 57 and 58 minutes after the start of the gradient and corresponds to 63% solvent B) is given the number 49. In this experimental setup, peptides that contain oxidized methionine residues that are specifically chemically modified only in the methionine residues present in the peptides in the fraction are referred to herein as Met-SO peptides. Specific modification is performed as follows. Each fraction was vacuum dried and consisted of 1% TFA in water, to which 30% H 2 O 2 stock solution was added to give a final concentration of 0.5% H 2 O 2 . Re-dissolve in. Oxidation is allowed to proceed for 30 minutes at 30 ° C., after which the solution is immediately loaded onto the RP-column for the secondary run. According to the present invention, it is highly preferred to rerun all fractions after oxidation on the same column under the same or similar chromatographic conditions. Using the same conditions as in Run 2, the Met-SO peptide elutes between 6 and 2 minutes before the bulk of the unmodified peptide. One approach is to run all fractions separately and do this for each of the 40 fractions. Such an approach not only requires a large amount of HPLC time, but also occupies significant working time on the mass spectrometer. In order to use both HPLC instruments and mass spectrometers more economically and to accelerate the entire process, we pool several fractions of the primary run and move forward with the unmodified peptide from the previous fraction. The number of separations was reduced by avoiding overlapping of peptides flagged for shifting, and avoiding overlapping of flagged peptides from one fraction and flagged peptides from the other fraction. Before setting up this protocol, we measured the hydrophilicity shift of a significant number of synthetic methionine-containing peptides after oxidation, with most shifts being less than 6% and more than 2% solvent B, thereby It was recognized that the gradient used in the experiment was within a 6-2 minute window (see also Table III). In the two-minute zone that exists between the shifted peptide and the bulk of the peptide material, we found very few methionine-peptides, but instead, the few unmodified peptides that spread from the large peak of the bulk peptide. Already detected. In order to avoid overlap in the elution of flagged peptides coming from two fractions in this particular experimental setting, it is necessary that there is an elution difference of at least 6 minutes between these two fractions (eg , For fraction 10, this would have been fraction 17). However, for safety reasons, we added an additional 5 minutes elution time after elution of the large peak fraction before allowing the elution of the next group of oxidized methionine-peptides. This means that for the secondary run we were able to mix the fractions separated in the primary run by a 12 minute interval. Thereby we combined fractions 22, 34 and 46 with fraction 10. Similarly, we combined fractions 11 with fractions 23, 35 and 47 etc. A complete list of fraction pool operations for secondary runs is shown in Table IVA. The UV absorbance profile of a standard secondary run (run 2A combining fractions 10, 22, 34 and 46) is shown in FIG. Methionine SO-peptide was collected each time within an interval of 6 to 2 minutes before the time when the unmodified peptide was expected to elute. Thereby, in the run 2A example above, the oxidized peptide was recovered in fractions 4-7, 16-19, 28-31 and 40-43 (Table IVA). Oxidized peptides in the remaining secondary runs were recovered as further listed in Table IVA. In total, therefore, we must perform 12 such secondary separations in succession to cover all fractions from the primary run. It should be added here that the time interval and window utilized in the sorting process described herein can be varied depending on the selected chromatography system or the type of component to be sorted. For example, in Example 18, we describe a sorting process using different time intervals and windows to sort methionine peptides as well, but using the HCOOH / acetonilittle system. Each particular problems temporal intervals and windows (e.g. phospho - peptide sorting, sorting of N-.epsilon.-acetylated peptides, NH 2 - terminus such sorting peptides) because must be adapted to the self-evident That is.

二次ランの間に溶出するMet−SOペプチドは、オンライン接続された質量分析計(例えばESIベースの質量分析計)のイオン源の中に直接通すこともできるし又はさらなるMALDI−TOF/RETOF−MS分析のため小さいアリコートの形で回収するか又はハイスループットMALDI−MS分析のためにMALDI−標的プレート上に小さな液滴の形で直接スポットさせることもできる。代替的には、ソートされたMet−SOペプチドをエッペンドルフ管の中に回収し、考えられる第3の一連の分離(ここでは三次ランと呼ばれる)のために再度組合わすことができる。後者は、ペプチドソーティングがTFA−含有システム内で実施された場合に必要となり得、一方分析はESI−MSによって行なわれる。実際TFAは、電気スプレー中にイオンのクラスタ化をひき起こしペプチドの検出及びMS/MS分析を著しく損なうものとして知られている(Mirza及びChait. 1994)。これは、対イオンとして0.05%のHCOOH又はpH5.7の10mMのNH4AC緩衝液のいずれかが使用される場合にはあてはまらない。後者の系の使用が、先行ランで用いたTFA−系と比べたときペプチド溶出時間中のシフトを生み出し、場合によっては望ましくないピーク蓄積ひいては効率の悪いペプチド同定を導く可能性がある、ということを認識すべきである。表IVB及びIVCで、我々は、二次ランから誘導されたフラクションを三次ランの実施に向けてどのようにプールし得るかを例示する2つの異なるスキームを提示している。異なるラン全体を通して溶媒中で同一の対イオンが使用される場合、次々に溶出するフラクションを混ぜ合わせることができる。例えば、ラン2Aのフラクション4−7をラン2Eのフラクション8−11、ラン2Iのフラクション12−15、ラン2Aのフラクション16−19、ラン2Eのフラクション20−23、ラン2Iのフラクション24−27、ラン2Aのフラクション28−31、ラン2Eのフラクション32−35、ラン2Iのフラクション36−39、ラン2Aのフラクション40−43(表IVB中で青色でマークされている)と混ぜ合わせることができる。残りのフラクションは、類似の要領で、表IVBに示されている通りに組合わされ、3A、3B、3C及び3Dという4つの三次ランにその成分を分離できる4つのプールを導く。三次ランで0.05%のHCOOHを使用する場合には、毎回フラクションの半分のみを混ぜ合わせることが勧められる。それによって、ラン3′Aについて、このときラン2Aのフラクション4−7をラン2Iのフラクション12−15、ラン2Eのフラクション20−23、ラン2Aのフラクション28−31及びラン2Iのフラクション36−39と共にプールする。その他の組合せは、ここでも表IVCに列挙され、8つの異なる三次ラン(3′Aから3′Hまで)に分離される。三次ランを実施するために二次ランからのフラクションをプールするさらにその他の組合せも可能である。上述のような三次ランは数回のランにわたりペプチドをより良く分散させるために重要であるが、ペプチドが二次ラン中にカラムを溶出した時点で直ちにそれらを同定するのがさらに効率良く迅速なことである。時間的展望から見ると、後者は、Met−SOペプチドがいかなる回収も可能でない8分ブロックにより分離された間隔で溶出することから、単一カラムペプチドソーティング装置の場合最適ではない。これらの8分ブロックは、3本のカラムを同時にランする場合、2回の4分溶出物で満杯にできる。かかる3カラム型ペプチドソーターの設計については、例12で記述される。 Met-SO peptides eluting during the secondary run can be passed directly into the ion source of an on-line connected mass spectrometer (eg ESI-based mass spectrometer) or further MALDI-TOF / RETOF- It can also be collected in small aliquots for MS analysis or spotted directly in the form of small droplets on a MALDI-target plate for high-throughput MALDI-MS analysis. Alternatively, the sorted Met-SO peptides can be collected in an Eppendorf tube and recombined for a possible third series of separations (referred to herein as tertiary runs). The latter may be necessary when peptide sorting is performed in a TFA-containing system, while the analysis is performed by ESI-MS. In fact, TFA is known to cause ion clustering during electrospray and significantly impair peptide detection and MS / MS analysis (Mirza and Chait. 1994). This is not the case when either 0.05% HCOOH or pH 5.7 10 mM NH 4 AC buffer is used as the counter ion. That the use of the latter system can produce a shift in peptide elution time when compared to the TFA-system used in the previous run, and in some cases can lead to unwanted peak accumulation and thus inefficient peptide identification. Should be recognized. In Tables IVB and IVC, we present two different schemes that illustrate how fractions derived from secondary runs can be pooled towards performing a tertiary run. If the same counter ion is used in the solvent throughout the different runs, the fractions that elute one after another can be combined. For example, run 2A fraction 4-7 is run 2E fraction 8-11, run 2I fraction 12-15, run 2A fraction 16-19, run 2E fraction 20-23, run 2I fraction 24-27, Run 2A fractions 28-31, run 2E fractions 32-35, run 2I fractions 36-39, run 2A fractions 40-43 (marked in blue in Table IVB) can be combined. The remaining fractions are combined in a similar manner as shown in Table IVB, leading to four pools whose components can be separated into four tertiary runs: 3A, 3B, 3C and 3D. When using 0.05% HCOOH in a tertiary run, it is recommended to mix only half of the fraction each time. Thereby, for run 3'A, run 2A fraction 4-7 is now run 2I fraction 12-15, run 2E fraction 20-23, run 2A fraction 28-31 and run 2I fraction 36-39. Pool with. Other combinations are again listed in Table IVC and separated into 8 different tertiary runs (3'A to 3'H). Still other combinations of pooling fractions from secondary runs to perform tertiary runs are possible. Tertiary runs as described above are important to better disperse the peptides over several runs, but it is more efficient and faster to identify them as soon as the peptides elute the column during the secondary run. That is. From a time perspective, the latter is not optimal for a single column peptide sorting apparatus because the Met-SO peptide elutes at intervals separated by an 8-minute block where no recovery is possible. These 8-minute blocks can be filled with two 4-minute eluates when three columns are run simultaneously. The design of such a three-column peptide sorter is described in Example 12.

もとのタンパク質ペプチド混合物のペプチドの大部分を形成する改変されたペプチドが廃棄されるか又はその他の分析のために使用される一方で、未改変ペプチドが同定ペプチドとしてソートされ回収される逆ソーティングプロセスが用いられる場合には、以下の手順が明白である。   Reverse sorting in which the modified peptides that form the majority of the peptides of the original protein-peptide mixture are discarded or used for other analysis, while unmodified peptides are sorted and recovered as identified peptides If a process is used, the following procedure is obvious.

全ての改変されたペプチドが同定ペプチドの溶出位置の前で6〜2分の間でシフトするものとし、1分の一次フラクションが取られた(W1=1分)ものと仮定して、以上で使用したメチオニン酸化の例で使用されたものと類似のペプチドシフト値を用いると、−6〜−2分の間で溶出する改変されたペプチドは分析されないものの、一次ランで取られた場合と同じ時間的間隔内で同定ペプチドが回収される。ここでは、非改変ペプチドがもとの混合物のわずかなフラクションを表わす一方で、改変されたペプチドがペプチドのバルクを形成する、ということが明白であるはずである。 Assuming that all the modified peptides shift between 6 and 2 minutes before the elution position of the identified peptide, assuming that the 1st fraction was taken (W 1 = 1 minute) Using peptide shift values similar to those used in the methionine oxidation example used in Example 1, modified peptides eluting between -6 and -2 minutes are not analyzed, but when taken in the primary run The identified peptide is recovered within the same time interval. Here it should be clear that the unmodified peptide represents a small fraction of the original mixture, while the modified peptide forms the bulk of the peptide.

同様に、二次ラン中に大量のペプチドが不在であることに起因して、二次ラン中に未改変ペプチドが溶出するウインドウが幾分か広がっているかもしれないということを指摘することも重要である。したがって、未改変の同定ペプチドが、W1よりもわずかに広いウインドウ、例えばW1の時間的間隔の前後0.5分の中でより良く回収される。 Similarly, it may be pointed out that due to the absence of large amounts of peptide in the secondary run, the window through which the unmodified peptide elutes during the secondary run may be somewhat wider. is important. Thus, unmodified identified peptides are better recovered within a slightly wider window than W 1 , eg, 0.5 minutes before and after the W 1 time interval.

メチオニン酸化の例と同様、ここでもまた、我々は、一次ランのフラクション10、22、34及び46を混ぜ合わせることができる。ここで、フラクション4−7、16−19、28−31及び40−43内で溶出する改変されたペプチドは廃棄され、一方同定ペプチドは今度は、フラクション9.5〜11.5分、21.5〜23.5分、33.5〜35.5分及び45.5〜47.5分の中で回収される。   Similar to the example of methionine oxidation, here too we can mix fractions 10, 22, 34 and 46 of the primary run. Here, the modified peptides eluting in fractions 4-7, 16-19, 28-31 and 40-43 are discarded, while the identified peptides are now fractions 9.5 to 11.5 minutes, 21. Recovered in 5-23.5 minutes, 33.5-35.5 minutes and 45.5-47.5 minutes.

それによって、ペプチド回収プログラム内の変更を最小限におさえながら、通常のソーティングプロセスと同じ装置で逆ソーティングプロセスを実施することができる。   Thereby, the reverse sorting process can be performed on the same equipment as the normal sorting process with minimal changes in the peptide recovery program.

ここでもまた、クロマトグラフィーのシステム及び条件及び使用される改変化学又は手順に応じてシフト時間が変動するということは、当業者にとっては明白であるはずである。   Again, it should be apparent to those skilled in the art that the shift time will vary depending on the chromatography system and conditions and the modified chemistry or procedure used.

例12: 3カラムペプチドをソーティングするための装置
全体的なペプチドソーティング時間を短縮するため、全ての工程について単一のRP−HPLCカラムに基づいた例11を用いている手順は、ここでは、並行して同期的に作動する3本のカラムを用いて実施される。かかるソーティングシステムの概略図は、図12に示されている。このペプチドソーティング装置は、正確に同一の条件(流量、勾配など)でランされる3本の同一のRPカラムを収納している。同一の条件を達成するために、これらのカラムは各々高圧ポンプ及び溶媒混合装置と連絡され、3本のカラム内の流量及び勾配を正確に制御している(図12A)。代替的には、単一の高圧ポンプにより3本のカラムが供給を受け、一方各カラムに対する流量は、流量制御できるスプリッタバルブによって監視される(図12B)。カラムI上には、ラン1からのフラクション10、22、34及び46をかける。ラン1と全く同じ流量及び勾配が作り出される。カラムは、10分間5%の溶媒B中の0.1%のTFA(例えば0.09%TFA中の70%のアセトニトリル)でまず洗浄される。その後、ラン1の場合のような勾配を1分あたり1%の溶媒Bという勾配で続行する。4分目から7分目の最後まで(フラクション4〜7)、Met−SOペプチドを回収するか又はこれらを分析のためMS−装置のイオン源の中へと導く。代替的には、例えば、MALDI−TOF−MSによるさらなる分析のためMicro Blotter(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)を用いることで、4〜7溶出物を小さなアリコートの形で回収する。8〜15分目で、溶出物を再び廃棄物に導く。16分目で、ラン1内のフラクション22に由来するMet-SOペプチドの第2のブーストを回収する。この回収及び分析は、16〜19分(フラクション16−19)の間に行なわれる。次に28−31分の間隔まで溶出物を再び廃棄し、この間に、もともとフラクション34から誘導されたMet-SOペプチドの第3のブーストを回収する。32分目で回収を停止し、溶出物をさらに廃棄物内へ導く。勾配を、ラン1の場合と同様に、フラクション40−43の付加的な回収を伴って続行し、勾配開始から58分後に完了させ、その後30分間0.1%のTFAでの再平衡化工程を続ける。このときフラクション14、26及び38が投入されているカラムIIを、カラムIについて上述したものと正に同じ条件でランする。ここで、8−11、20−23及び32−35の時間的間隔で、Met−SOペプチドを保存する。カラムIIIには、フラクション18、30及び42をかけ、カラムI及びIIと同じ条件及び同じ周期性でランさせる。ここではMet−SOペプチドは、12−15、24−27及び36−39の時間的間隔で溶出する。3本のカラムでのランが同時に動作している場合、Met−SOペプチド分析の間にはもはやデッド間隔が全く見られない。実際、表Vで実証されているように、我々は、4〜7、16〜19、28〜31及び40〜43分目の間にカラムIの生成物を、8〜11、20〜23及び32〜35分目に間にカラムIIの生成物を分析する一方で、カラムIIIのものは12〜15、24〜27及び36〜39分目の時間中保存される。これらの10個の時間的間隔は完全に整列させることができ、その結果、MS計器へのMet−SOペプチドの連続流が得られる。ここでもまた、一次ランの間に合計10分で当初捕捉されたメチオニンペプチドが今や、40分の合計時間枠全体にわたるMS装置の広がりへとソーティング後に送り出され、はるかに優れた分析条件を作り出す、ということに言及しておくことが大切である。さらに、質量分析計がより効率良く溶出ペプチドを選択し分析できるように、Met−SOペプチドが溶出する時間的間隔の間に流量を減少させることも可能である。それによって、我々は、Met−SOペプチドがソーティングシステムを溶出する時点で、一種のピークパーキング(Davis et al, 1995)手順を使用することができる。このことは、その他の連結されたカラム内での溶出時間の適応を必要とする。カラムI上で分離された組合せ型フラクション11、23、35及び47、カラムII上のフラクション15、27及び39、及びカラムIII上のフラクション19、31及び43を用いて、今度は、第2の3重ランが実施される。ここでもまた、Met−SOペプチドは、カラムIについては5〜8、17〜20、29〜32及び41〜44の時間的間隔、カラムIIについては9〜12、21〜24及び33〜36の間隔、そしてカラムIIIについては13〜16、25〜28及び37〜40の間隔で回収される。ラン1のフラクションの全ての組合せ及びMet−SOペプチドの保存は表Vに概略的に表わされている。全手順を通したバルブ操作は、表VIに描かれている。それによって、3カラム式ペプチドソーターを用いることにより、我々は今や、合計4回の二次ランで複合混合物から全てのMet−SOペプチドを分離することができる。全てのランは、投入、洗浄、溶出及び再平衡化を含めて約120分かかることになるため、全細胞溶解物からの全Met−SOソーティング工程は、ほぼ500分で遂行可能である。このソーティングプロセスは、オンライン接続した質量分析計を用いて直接監視することができる。代替的には、Met−SOペプチドの溶出物を三次ランにおけるさらなる組合せ及び分析のために回収することができ、そうでなければ、連続的なハイスループット分析を可能にするMALDI−標的上で、小さなアリコートへと溶出物をスポットさせることもできる。ここで使用されているRP−HPLCクロマトグラフィー条件に加えて、はるかに速い溶出時間を可能にし、それによって全体的にソーティングプロセスを削減するカラムシステムを用いて、同じソーティングプロセスを実施できる、ということも言及しておくべきである。
Example 12 Apparatus for Sorting Three Column Peptides The procedure using Example 11 based on a single RP-HPLC column for all steps to reduce overall peptide sorting time is This is done using three columns operating synchronously. A schematic diagram of such a sorting system is shown in FIG. This peptide sorting apparatus contains three identical RP columns that are run under exactly the same conditions (flow rate, gradient, etc.). In order to achieve the same conditions, each of these columns is in communication with a high pressure pump and a solvent mixer to precisely control the flow rate and gradient within the three columns (FIG. 12A). Alternatively, three columns are fed by a single high pressure pump, while the flow rate for each column is monitored by a splitter valve that can be flow controlled (FIG. 12B). On column I, fractions 10, 22, 34 and 46 from run 1 are applied. Exactly the same flow rate and gradient as run 1 is created. The column is first washed with 0.1% TFA in 5% solvent B for 10 minutes (eg, 70% acetonitrile in 0.09% TFA). The gradient as in Run 1 is then continued with a gradient of 1% solvent B per minute. From the 4th minute to the end of the 7th minute (fractions 4-7), the Met-SO peptides are recovered or they are directed into the ion source of the MS-device for analysis. Alternatively, 4-7 eluates are collected in small aliquots using, for example, a Micro Blotter (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) for further analysis by MALDI-TOF-MS. At 8-15 minutes, the eluate is again directed to waste. At 16 minutes, a second boost of Met-SO peptide from fraction 22 in run 1 is recovered. This collection and analysis takes place between 16-19 minutes (fractions 16-19). The eluate is then discarded again until the 28-31 minute interval, during which time a third boost of Met-SO peptide originally derived from fraction 34 is collected. Collection is stopped at the 32nd minute, and the eluate is further introduced into the waste. The gradient is continued with additional recovery of fractions 40-43, as in Run 1, and completed 58 minutes after the start of the gradient, followed by a 30 minute re-equilibration step with 0.1% TFA Continue. At this time, the column II into which the fractions 14, 26 and 38 are charged is run under exactly the same conditions as described above for the column I. Here, the Met-SO peptide is stored at time intervals of 8-11, 20-23, and 32-35. Column III is subjected to fractions 18, 30 and 42 and run under the same conditions and periodicity as columns I and II. Here the Met-SO peptide elutes at time intervals of 12-15, 24-27 and 36-39. When runs on three columns are operating simultaneously, there is no longer any dead interval between Met-SO peptide analyses. In fact, as demonstrated in Table V, we reduced the product of column I between 8-11, 20-23 and 4-7, 16-19, 28-31 and 40-43 minutes. The product of column II is analyzed between 32 and 35 minutes, while that of column III is stored for the time of 12-15, 24-27 and 36-39 minutes. These ten time intervals can be perfectly aligned, resulting in a continuous flow of Met-SO peptide to the MS instrument. Again, the methionine peptide originally captured in a total of 10 minutes during the primary run is now sent out after sorting into the MS instrument spread over the total 40-minute time frame, creating much better analytical conditions. It is important to mention that. In addition, the flow rate can be reduced during the time interval during which the Met-SO peptide elutes so that the mass spectrometer can select and analyze the eluted peptides more efficiently. Thereby we can use a kind of peak parking (Davis et al, 1995) procedure when the Met-SO peptide elutes the sorting system. This requires adaptation of the elution time in other connected columns. Using combined fractions 11, 23, 35 and 47 separated on column I, fractions 15, 27 and 39 on column II, and fractions 19, 31 and 43 on column III, this time, the second A triple run is performed. Again, the Met-SO peptides are 5-8, 17-20, 29-32 and 41-44 time intervals for column I, 9-12, 21-24 and 33-36 for column II. Recovered at intervals, and for columns III at intervals of 13-16, 25-28 and 37-40. All combinations of Run 1 fractions and preservation of Met-SO peptides are represented schematically in Table V. Valve operation throughout the entire procedure is depicted in Table VI. Thereby, by using a three-column peptide sorter, we can now separate all Met-SO peptides from the complex mixture in a total of four secondary runs. Since all runs will take about 120 minutes including loading, washing, elution and re-equilibration, the entire Met-SO sorting process from whole cell lysate can be accomplished in approximately 500 minutes. This sorting process can be monitored directly using an on-line connected mass spectrometer. Alternatively, the eluate of the Met-SO peptide can be collected for further combination and analysis in a tertiary run, otherwise on a MALDI-target that allows continuous high-throughput analysis, The eluate can also be spotted into small aliquots. In addition to the RP-HPLC chromatography conditions used here, the same sorting process can be carried out with a column system that allows a much faster elution time, thereby reducing the sorting process overall. Should also be mentioned.

例13: 9カラム式ペプチドソーティング装置
図13には、9カラム式ペプチドソーティング装置の構成が示されている。第1の3本のカラムは、1つの勾配ポンプと1つのサンプルインジェクターと連結されている。各々1つの勾配ポンプ及び1つのサンプルインジェクターと連結された第2及び第3の一連のカラムが存在する。小さな使い捨て式カラムでありうる9本のカラムは、3つのユニットに分けられている。ユニットAはカラムI、II及びIIIを含み、一方ユニットB及びCはそれぞれカラムI′、II′、III′及びI″、II″、III″を内含する。カラムI上には、ラン1のフラクション12を、カラムIIにはフラクション24、カラムIIIにはフラクション36をかける。各々の投入手順の後には、少なくとも10分間の溶媒Aでの洗浄工程が続いている。その後、勾配を開始させる(1分あたり1%の溶媒Bの増加)。勾配は最初、カラムIの上しか通されない。このカラムは、0〜5分の間で予めコンディショニングを受けている。Met−SOペプチドは、6〜9分の間で溶出し、カラムは10〜16分の間で洗浄される。17分目で、1分間最初に平衡化されるカラムIIを勾配が通過するような形でバルブが配置される。Met−SOペプチドは、18〜21分の間で回収され、カラムは22〜28分まで洗浄される。29分目で、勾配は、1分間予めコンディショニングされるカラムIII内へと導かれる。Met−SOペプチドは、30〜33分の間で溶出され、その後続いて、34分から勾配の終わりまで洗浄が行なわれる。システムB(カラムI′、II′及びIII′)には、それぞれフラクション13、25及び37が投入され、システムAに対し3分の遅れで、同一のプログラムを用いて展開される。それによって、Met−SOペプチドは、10−13(I′)、22−23(II′)及び34−37(III′)の時点でソートする。システムC(カラムI″、II″及びIII″)についても、フラクション14、26及び37で、システムAに対し6分の遅延で、同じプログラムが使用される。対応するMet−SOペプチドは、間隔14−17(I″)、26−29(II″)及び38−41(III″)で回収される。それによって、I工程手順では、一度に9つのフラクションからMet−SOペプチドをソートする。表VIIで示されている通りにフラクションが投入され回収される付加的な4回のこのようなランが、もとの混合物中に存在する全てのMet−SOペプチドの完全なソーティングを導く。表VIIIには、完全なランの間のバルブ設定値についての完全な記述が提供されている。9カラム式ペプチドソーティング装置の重要な一面は、システムの全体的設計及びカラム寸法が、一次ランで使用されるものと異なっているという点にある。これはRP−吸着剤及び溶媒システムが同一に保たれている場合でさえ、異なる溶出時間が発生する可能性がある、ということを意味している。この問題のための1つの解決法は、ペプチド混合物に添加される着色した(Ala)n−Arg合成混合物(例14参照)の使用である。こうして、一次ラン中のフラクション回収を導く基準点として連続的な着色されたピークを使用することが可能となる。それによって、2つの連続する着色されたピークの間又はその回りに、フラクションを回収することができる。次に同じ着色された基準成分を、ペプチドソーターにフラクション回収を導くように用いることもできる。基準化合物と組合せた9カラム式ペプチドソーターの使用は、NH2末端ペプチドについてのソーティングプロセスにおいて特に有益である(例6及び7参照)。後者のプロセスでは、ソートされたペプチドは改変されず、着色された基準混合物と共にとどまり、一方ソートされない大部分のペプチドは遅延させられ、着色された基準混合物から離される。
Example 13: 9-column peptide sorting apparatus FIG. 13 shows the configuration of a 9-column peptide sorting apparatus. The first three columns are connected to one gradient pump and one sample injector. There are second and third series of columns, each connected with one gradient pump and one sample injector. Nine columns, which can be small disposable columns, are divided into three units. Unit A contains columns I, II and III, while units B and C contain columns I ′, II ′, III ′ and I ″, II ″, III ″, respectively. Of fraction II, fraction 24 on column II and fraction 36 on column III.Each charge procedure is followed by a washing step with solvent A for at least 10 minutes, after which the gradient is started. (Increase of 1% solvent B per minute) The gradient is initially passed only over column I. This column is preconditioned between 0 and 5 minutes. Elutes between -9 minutes and the column is washed between 10-16 minutes At 17 minutes the valve is placed in such a way that the gradient passes through column II which is first equilibrated for 1 minute. The Met-SO peptide is 18 Recovered in 21 minutes and the column is washed to 22-28 minutes At 29 minutes, the gradient is directed into column III, which is preconditioned for 1 minute.The Met-SO peptide is 30-33. Elution between minutes followed by a wash from 34 minutes to the end of the gradient System B (columns I ', II' and III ') is charged with fractions 13, 25 and 37 respectively. Developed using the same program, with a delay of 3 minutes relative to A. Thereby, the Met-SO peptides are 10-13 (I '), 22-23 (II') and 34-37 (III ' ) For system C (columns I ″, II ″ and III ″), the same program is used in fractions 14, 26 and 37 with a delay of 6 minutes for system A. Corresponding Met-SO peptides are recovered at intervals 14-17 (I "), 26-29 (II") and 38-41 (III "). Thus, in the I-step procedure, nine fractions at a time The Met-SO peptides are sorted from the four additional such runs in which the fractions are loaded and recovered as shown in Table VII, all the Met-SO peptides present in the original mixture. Leads to complete sorting of peptides, Table VIII provides a complete description of valve settings during complete runs An important aspect of the 9 column peptide sorting system is the overall design of the system And that the column dimensions are different from those used in the primary run, which results in different elution times even when the RP-adsorbent and solvent system are kept the same. There is a possibility, which means that. One solution for this problem is the use of colored are added to the peptide mixture (Ala) n -Arg synthetic mixture (see Example 14). In this way it is possible to use a continuous colored peak as a reference point leading to fraction collection in the primary run, thereby collecting the fraction between or around two consecutive colored peaks. it can be. then the same colored reference components can also be used to direct a fraction collector to the peptide sorter. use of 9 column type peptide sorter in combination with reference compounds, sorting for the NH 2 -terminal peptide Particularly useful in the process (see Examples 6 and 7), the latter process does not alter the sorted peptides and Stay with criteria mixture while the majority of peptides that are not sorted is delayed, it is separated from the colored reference mixture.

この9カラム式ソーターによる1つのランは、約60分以内で達成され、これは、完全ソーティングプロセスが±300分つまり5時間以内で終わるということを意味している。ここで、このソーター内では小さく安価なカラムを使用することができるということに言及しておくことが重要である。1カラムにつき1個のフラクションしか処理されないことから、流量精度は、1本の単一カラム上に複数のフラクションが投入されるシステムの場合ほど重要ではない。全てのランは同様に、ポンプ及びバルブに対し課せられる要望が少ない比較的低圧で行なうことができる。9カラム式ソーターは同様に、親水性シフトが、メチオニンスルホキシド形成中に規則的に測定されるものに比べ大きいか又は小さいものである状況に対して、より良く適応される。これは、メタノールクロマトグラフィーシステムが使用される場合、又はシステイン誘導体が酸化される場合にあてはまる(表III参照)。ここで記述する異なるペプチドソーターは、異なる数のカラムをもつ類似のソーターの構成を排除しない、制限された例である。   One run with this 9 column sorter is achieved within about 60 minutes, which means that the complete sorting process is completed within ± 300 minutes or 5 hours. It is important to mention here that small and inexpensive columns can be used in this sorter. Since only one fraction is processed per column, flow accuracy is not as important as in systems where multiple fractions are loaded on a single column. All runs can be performed at relatively low pressures as well, with less demand on the pumps and valves. The 9 column sorter is also better adapted for situations where the hydrophilic shift is greater or less than that regularly measured during methionine sulfoxide formation. This is the case when a methanol chromatography system is used or when cysteine derivatives are oxidized (see Table III). The different peptide sorters described here are limited examples that do not exclude the construction of similar sorters with different numbers of columns.

例14: ペプチドソーターの較正
ペプチドソーターの効率及び精度は、主として、カラム分離の再現性に左右される。それによってソーターの設置のみならずその規則的監視のためには、溶媒勾配範囲全体を網羅しかつ質量分析計、吸光度又はその他の手段により監視できる成分混合物又はペプチド較正混合物を使用するのが実用的である。制限的な意味のない例として、我々はここで、COOH−末端アルギニン残基に結合した変動する数のアラニンから成る化学合成されたペプチド混合物(nが7〜42までの範囲内にあるAlan−Arg)を使用している。この混合物は、従来の固相合成手順を用いて合成される(Merrifield, 1963)。ペプチド伸長のために97%のFmoc−Ala及び3%のtBoc−Alaの混合物を用いて、成長するペプチド鎖3%の中の各々のサイクルの後に早熟のストップが生成される。このタイプの合成戦略は、質量(71amu)及び疎水性の両面で連続した変化示す一組のペプチドを生み出す1つのアラニンの添加によって全ての成分が他の成分と異なっているような混合物を生み出す。それによって上述の例の場合、一定の与えられた溶出ウインドウ(W1)は同様に、充分明確な質量値をもつこの混合物からの1つ以上のペプチドによっても特徴づけされうる。制限的な意味のない例示として、0.1%のTFAをイオンとして用いアセトニトリルを修飾物質として用いるC18−RP−カラム上のNH2−Alan−Arg−COOH混合物についての溶出プロフィールが示されている(図14A)。かかる較正化合物の着色されたバージョンを、Alan−Lys−Gly−Argというイプシロン−アミノ基を介し着色された部分の共有結合を可能にする、付加的なリシン残基でのポリ−Ala−ペプチドの合成によって得ることができる。
Example 14: Calibration of a peptide sorter The efficiency and accuracy of a peptide sorter depends mainly on the reproducibility of the column separation. It is therefore practical to use component mixtures or peptide calibration mixtures that cover the entire solvent gradient range and can be monitored by mass spectrometry, absorbance or other means for regular monitoring of the sorter as well as installation It is. Examples without limiting sense, we here, COOH-terminal arginine residues consisting of several alanine varying bound to chemically synthesized peptide mixture (n is in the range of up to 7-42 Ala n -Arg) is used. This mixture is synthesized using conventional solid phase synthesis procedures (Merrifield, 1963). Using a mixture of 97% Fmoc-Ala and 3% tBoc-Ala for peptide extension, a premature stop is generated after each cycle in 3% of the growing peptide chain. This type of synthetic strategy produces a mixture in which all components are different from other components by the addition of one alanine that produces a set of peptides that show a continuous change in both mass (71 amu) and hydrophobicity. Thereby, in the case of the above example, a given elution window (W1) can likewise be characterized by one or more peptides from this mixture with a well-defined mass value. Illustrative, non-limiting sense, it is shown elution profiles for C18-RP- NH 2 -Ala n -Arg -COOH mixture on column using as modifier acetonitrile with 0.1% TFA as ion (FIG. 14A). A colored version of such a calibration compound, epsilon referred Ala n -Lys-Gly-Arg - to permit covalent bond colored section through an amino group, a poly -Ala- peptides with additional lysine residue Can be obtained by the synthesis of

このペプチド較正混合物は、ペプチドソーター装置内での各カラムの特性及び特徴を監視し、かつ全システムを較正するために使用される。これは、一次ラン中に較正ペプチドをサンプルから誘導されたペプチド混合物と混合することによって行なうことができる。較正化合物の溶出プロフィールのあらゆる調整が、修飾物質濃度の変更、溶出勾配の改変、カラム温度の変更、オクチルアミン又はドデシル硫酸塩といったイオン対合剤の添加又は溶媒Bに対するテトラヒドロフラン又はプロパノールの添加などといったような当該分野で周知の従来の手段によって実施される。同じペプチド較正混合物は同様に、高い精度に達するべく、質量分析計、特にMALDI−TOF−MS機を較正するためにも使用される。   This peptide calibration mixture is used to monitor the characteristics and characteristics of each column in the peptide sorter apparatus and calibrate the entire system. This can be done by mixing the calibration peptide with a peptide mixture derived from the sample during the primary run. Any adjustment to the elution profile of the calibration compound may include changing the modifier concentration, changing the elution gradient, changing the column temperature, adding an ion pairing agent such as octylamine or dodecyl sulfate or adding tetrahydrofuran or propanol to solvent B, etc. This is done by conventional means well known in the art. The same peptide calibration mixture is also used to calibrate mass spectrometers, especially MALDI-TOF-MS machines, to reach high accuracy.

例15: ペプチドの同定及び親タンパク質の割当て
二次ラン内で又は三次カラムシステムから溶出するフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを、電気スプレー質量分析計のイオン源の中に直接通し、次に、MS/MSモードでさらにフラグメント化させる。MS/MS フラグメント化スペクトルから部分的配列情報を回収し、配列データベース内のペプチド同定のために使用する。ラン2内で広い時間的間隔にわたりフラグを立てたペプチドが漸進的に溶出されることから、これらのペプチドの同時溶出は最小限であり、MS/MSの分解能は著しく増強される(例えば、例18参照)。本発明は、同様に、MALDI−TOF−MSによってペプチドを同定するためにも使用される。実際、フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを迅速に走査するために、ハイスループットMALDI−TOF−MS技術が利用される。このために、我々は例えば、ペプチドがPOROS50R2ビーズ上にバッチ内吸着され、標的ディスクに移送され、MALDIマトリクス化合物で標的上で脱離される、ペプチド−ビーズ濃縮方法(Gavaert et al.1997及びGevaert et al., 1998)を使用する。得られる情報は、合計ペプチド質量に制限され、これは、それが精確に測定できない場合、明白な同定にはつねに充分なものであるとはかぎらない。より決定的な同定を導く付加的な情報を回収する方法がいくつか存在する。
Example 15: Peptide Identification and Parent Protein Assignment Flagged peptides or identified peptides eluting in a secondary run or from a tertiary column system are passed directly into the ion source of an electrospray mass spectrometer, then Further fragment in MS / MS mode. Partial sequence information is collected from the MS / MS fragmentation spectrum and used for peptide identification in the sequence database. Since peptides that have been flagged in Run 2 over a wide time interval are eluted progressively, the co-elution of these peptides is minimal and the resolution of MS / MS is significantly enhanced (eg, 18). The present invention is also used to identify peptides by MALDI-TOF-MS. In fact, high-throughput MALDI-TOF-MS technology is utilized to rapidly scan flagged or identified peptides. To this end, we have for example a peptide-bead enrichment method (Gavaert et al. 1997 and Gevaert et al. al., 1998). The information obtained is limited to total peptide mass, which is not always sufficient for unambiguous identification if it cannot be measured accurately. There are several ways to recover additional information that leads to a more definitive identification.

例えば、Met−SOペプチドについては、ペプチドがMet−SOを含有するか否かが確かめられる。これらのペプチドは、質量分析の間に観察されるメタンスルフェン酸(64amu)の効率の良いニュートラルロスにより特徴づけされる(図15)。メタンスルフェン酸損失の後、ペプチドは、MALDI−PSD分析における見かけの安定性をそれに与えるその振動エネルギーを失ったように思われる。したがって、Met−SOペプチドから解釈可能なポストソース分解(PSD)スペクトルを生成することはほとんど不可能であり、したがってMALDI−質量分析法を用いたペプチドの同定のためのツールが失なわれる。PSDの問題を回避するための方法がいくつか存在する。まず最初に、N−(メチル)メルカプトアセトアミドといったような還元剤でこれらを処理することにより、Met−SOペプチドをその当初の構造まで逆還元させることができる(Houghten and Li, 1981)。第2に、またより便利な方法として、Met−SOペプチドを、過ギ酸(Hirs, 1956)又はH22でのより長いインキュベーション(例えば室温で24時間)を用いてその対応するスルホン誘導体へとさらに酸化させる。メチオニンスルホンもメチオニン−ペプチドも両方共、対応するスルホキシドよりもはるかに優れたMALDI−PSD分解スペクトルを生み出す。この工程で、スルホン−ペプチドについてニュートラルロスはほとんど観察されず、より優れたPSDスペクトルが生み出されるということに注目すべきである。 For example, for a Met-SO peptide, it can be ascertained whether the peptide contains Met-SO. These peptides are characterized by the efficient neutral loss of methanesulfenic acid (64 amu) observed during mass spectrometry (FIG. 15). After methanesulfenic acid loss, the peptide appears to have lost its vibrational energy, giving it apparent stability in MALDI-PSD analysis. Therefore, it is almost impossible to generate interpretable post-source decomposition (PSD) spectra from Met-SO peptides, thus losing tools for peptide identification using MALDI-mass spectrometry. There are several ways to avoid the PSD problem. First, by treating them with a reducing agent such as N- (methyl) mercaptoacetamide, the Met-SO peptide can be back reduced to its original structure (Houghten and Li, 1981). Second, and as a more convenient method, the Met-SO peptide is converted to its corresponding sulfone derivative using longer incubation with performic acid (Hirs, 1956) or H 2 O 2 (eg, 24 hours at room temperature). And further oxidize. Both methionine sulfones and methionine-peptides produce MALDI-PSD decomposition spectra that are much better than the corresponding sulfoxides. It should be noted that at this step, little neutral loss is observed for the sulfone-peptide, producing a better PSD spectrum.

代替的な1つのアプローチでは、ペプチドを衝突活性化解離(CAD)によりフラグメント化することができる。このタイプのフラグメント化は、スルホキシドにより誘発される双極子を発生させることが比較的少なく、したがって、Met−SOペプチドから配列情報を生成する上での重要なツールである(例18)。   In an alternative approach, peptides can be fragmented by collision activated dissociation (CAD). This type of fragmentation is relatively less likely to generate sulfoxide-induced dipoles and is therefore an important tool in generating sequence information from Met-SO peptides (Example 18).

さらなる情報を得るためのもう1つの方法は、イソシアネートでの化学的に誘発されたラダーを用いるか(Chait et al., 1993)、又はアミノペプチダーゼ(Caprioli and Fan, 1986)による、部分的NH2末端分解に基づくものである。この方法は、完全な同定を導くすべてのペプチドのNH2末端における充分な情報を提供する。かかるアミノペプチダーゼ消化又はラダー配列決定は、ハイスループットシステムにおいて特に有益であるが、複合度の比較的低いペプチド混合物に対してのみ実施可能である。 Another way to obtain further information is to use partial NH 2 by using chemically induced ladders with isocyanates (Chait et al., 1993) or aminopeptidases (Caprioli and Fan, 1986). It is based on terminal degradation. This method provides sufficient information at the NH 2 terminus of all peptides leading to complete identification. Such aminopeptidase digestion or ladder sequencing is particularly beneficial in high-throughput systems, but can only be performed on relatively low-complexity peptide mixtures.

それによって、ペプチドのNH2末端からの部分的配列情報と組合わされた1つ以上のメチオニン残基の割当て、精確に測定されたペプチド質量の組合せは、全溶解物からの全てとは言わないまでも大部分のペプチドを明白に同定するために、充分拘束性がある。 Thereby, the assignment of one or more methionine residues combined with partial sequence information from the NH 2 terminus of the peptide, the combination of precisely measured peptide masses is not all from the total lysate. Are sufficiently restrictive to unambiguously identify most peptides.

この工程で、精確に測定された質量に基づくペプチド及び親タンパク質の同定のために記述され、例10で説明されている付加的な方法も参照されたい。   See also the additional methods described in this step for the identification of peptides and parent proteins based on precisely measured masses at this step.

例16: 2つのサンプル中の定量的な相対的ペプチド量の決定
相対的で定量的な形で2つの細胞セット又はより一般的に2つの異なるサンプル内のタンパク質発現レベルを比較するために、各々の調製物のタンパク質溶解物をトリプシンで消化させる。1つのサンプル中では、トリプシン消化をH2 16O中で実施し、一方第2のサンプルの消化はH2 18O中で進行する。トリプシンは、新たに生成された部位のCOOH末端において水の分子の2つの酸素を取込ませる可能性を有する(Rose et al., 1983及びSchnoelzer et al., 1996)。それによってH2 16O内でトリプシン処理されたサンプル1の全てのペプチドは正常な質量をもち、一方サンプル2は、1つ及び2つの18O−同位体の取込みに対応する2amu及び4amuの質量増加を伴うペプチド(大部分のCOOH末端ペプチドを除く)を含有している。ペプチドの2つの18O−態様の相対比は、ペプチドの性質、酵素の活性及び18O−水の純度を含めたいくつかの要因によって左右され、したがって相対的定量測定のために18O−取込みが使用される場合、ペプチド内の2つの18O−同位体の取込みの範囲を、全体的計算の中で考慮しなければならない(Stewart et al., 2001)。
Example 16: Determination of quantitative relative peptide amounts in two samples To compare protein expression levels in two cell sets or more generally two different samples in a relative quantitative manner, respectively The protein lysate of the preparation is digested with trypsin. In one sample, trypsin digestion is performed in H 2 16 O, while digestion of the second sample proceeds in H 2 18 O. Trypsin has the potential to incorporate two oxygens of the water molecule at the COOH terminus of the newly generated site (Rose et al., 1983 and Schnoelzer et al., 1996). Thereby all peptides of sample 1 trypsinized in H 2 16 O have normal mass, while sample 2 has masses of 2 and 4 amu corresponding to the uptake of one and two 18 O-isotopes. Contains peptides with an increase (except for most COOH-terminal peptides). The relative ratio of the two 18 O-embodiments of the peptide depends on several factors including the nature of the peptide, the activity of the enzyme, and the purity of 18 O-water, and thus 18 O-uptake for relative quantitative measurements. If is used, the extent of incorporation of two 18 O-isotopes within the peptide must be considered in the overall calculation (Stewart et al., 2001).

消化は別々に実施されるが、メチオニン−ペプチドのソーティングを含めたその後の全ての処理は、酵素原子の顕著な逆交換無く、2つの消化物の混合物について進めることができる。16O−及び18O−消化物を混合し、メチオニン上で改変されたフラグを立てたペプチド(Met−SOペプチド)の単離に付される。メチオニンフラグを立てたペプチドは、例えば、例15に記述されている通りに同定できる。軽(16O)及び重(18O)ペプチドは、化学的に非常に類似しており、各々の対は同じ要領で分離することになる。これらは同様に、同じ形でイオン化する。質量分析の間にだけ、これらは、軽ペプチドと重ペプチドへと分離する。(後者は、1つ及び2つの18O−原子の取込みのため2及び4amuというさらに高い質量をもつ)。18Oの取込みよって誘発されたイオン分離は、重ペプチドに対する軽ペプチドの比を正確に測定しそれによって2つのサンプル内のタンパク質の比を決定するのに充分である(例えばMirgorodskaya et al., 2000)。全手順の概略的提示は、図16Aに与えられている。 Although digestion is performed separately, all subsequent processing, including methionine-peptide sorting, can proceed on the mixture of the two digests without significant reverse exchange of enzyme atoms. The 16 O- and 18 O-digests are mixed and subjected to isolation of a modified flagged peptide (Met-SO peptide) on methionine. Peptides with a methionine flag can be identified, for example, as described in Example 15. Light (16 O) and heavy (18 O) peptides are chemically and very similar to, each pair will be separated in the same manner. They likewise ionize in the same way. Only during mass spectrometry, they separate into light and heavy peptides. (The latter has a higher mass of 2 and 4 amu due to the incorporation of one and two 18 O-atoms). Ion separation induced by 18 O incorporation is sufficient to accurately measure the ratio of light peptide to heavy peptide and thereby determine the ratio of proteins in the two samples (eg, Mirgorodskaya et al., 2000 ). A schematic presentation of the entire procedure is given in FIG. 16A.

相対的定量分析のための18O−取込みをテストするために、我々は、「通常の」16O−水の中で1回と18O−水の中で1回(純度95%、ARCLaboratories, Amsterdam, オランダ)、37℃で16時間トリプシンを用いて、(例20及び21にあるように調製された)血小板細胞質ゾル及び膜骨格フラクションを消化させた。一次ランに先立ち、16O−消化物1部を18O−消化物2部と混合させ、サンプルを1%のTFAまで酸性化しメチオニンフラグを立てたペプチドを、単一カラムペプチドをソーティングするためのシステムを用いて例1で記述した通りにペプチド混合物からソートさせた(例11)。 To test 18 O-uptake for relative quantitative analysis, we used one in “normal” 16 O-water and once in 18 O-water (purity 95%, ARC Laboratories, Amsterdam, The Netherlands), digested the platelet cytosol and membrane skeletal fraction (prepared as in Examples 20 and 21) using trypsin for 16 hours at 37 ° C. Prior to the primary run, 1 part of 16 O-digested material is mixed with 2 parts of 18 O-digested product, and the peptide acidified to 1% TFA and methionine flagged is used to sort the single column peptide. The system was used to sort from the peptide mixture as described in Example 1 (Example 11).

LC−MS分析において、上述のように観察されたペプチドイオンの18O/16O比を計算した。この分析の結果は、図16BBの中に記されており、ペプチド比が一般に2前後で変動することを確認しており、このタイプの同位体標識づけ技術が定量的プロテオーム分析に適していることを表わしている。 In LC-MS analysis, the 18 O / 16 O ratio of peptide ions observed as described above was calculated. The results of this analysis are shown in FIG. 16BB, confirming that the peptide ratio generally fluctuates around 2, and that this type of isotope labeling technique is suitable for quantitative proteome analysis Represents.

我々はさらに、1つは通常のH2O中、もう1つはH2 18O(95%の18O)中でトリプシンにより2つの等量のウシ血清アルブミンを消化することによって18O−標識づけの使用を確認した。18時間の消化の後、両方のペプチド混合物を混合し、HPLCにより分離し、MALDI−TOF−MSによって分析した。19のペプチドについて、我々は標識づけ手順の影響を受けなかった同位体(例えば13C−同位体)のピーク高さを比較した。値をさらに95%のH2 18Oの存在について補正し、図17で組合せた。タンパク質消化物が実験の開始時点で混合されたモル比ときわめてうまく対応する1.03という平均比を19のペプチドについて測定した。大部分の値が、予測された値と非常によく合致し、極値は0.84と1.20である(表IX)。この実験は、トリプシン消化中の安定した同位体標識づけが定量的示差プロテオーム研究のためのベースを形成し、本発明で使用されるということを例示している。 We further added 18 O-labeling by digesting two equal amounts of bovine serum albumin with trypsin, one in normal H 2 O and the other in H 2 18 O (95% 18 O). Confirmed the use of the date. After 18 hours of digestion, both peptide mixtures were mixed, separated by HPLC and analyzed by MALDI-TOF-MS. For 19 peptides, we compared the peak heights of isotopes (eg, 13 C-isotopes) that were not affected by the labeling procedure. Values were further corrected for the presence of 95% H 2 18 O and combined in FIG. An average ratio of 1.03 was measured for 19 peptides, which corresponds very well to the molar ratio at which the protein digest was mixed at the start of the experiment. Most values agree very well with the predicted values, with extreme values of 0.84 and 1.20 (Table IX). This experiment illustrates that stable isotope labeling during trypsin digestion forms the basis for quantitative differential proteomic studies and is used in the present invention.

ディファレンシャル同位体標識づけは同様に代替的な方法によっても行なうことができ、そのうちのいくつかが、以下で簡単に言及されている。標識づけ手順は既知の化学反応に基づき、タンパク質又はペプチドのいずれかのレベルで実施することができる。以下では、ディファレンシャル標識づけのために用いられる一定数の反応について記述する。ペプチドは、例えば試薬対すなわちメチルイソシアネート/トリジューテロメチルイソシアネート(v); エチルイソシアネート/ペンタジューテロ−エチルイソシアネート(vi);フェニルイソシアネート/ペンタジューテロ−フェニルイソシアネート(vii);アセチル−N−ヒドロキシスクシンイミド/トリジューテロアセチル−N−ヒドロキシスクシンイミド(viii)で変化させることができる。これらの化合物は全て、α−NH2及びε−NH2基と特異的かつ定量的に反応することがわかっている。改変試薬の最終的選択は、その試薬の重水素化態様の利用可能性、価格、化学的安定性及び実験室内快適性に左右されることになる。もう1つの重要な側面は、質量分析計内でのイオン化工程中のアダクツの安定性である。重水素化態様でのこれらの試薬の各々についての反応式は以下に記されている。 Differential isotope labeling can be performed by alternative methods as well, some of which are briefly mentioned below. The labeling procedure is based on known chemical reactions and can be performed at either the protein or peptide level. The following describes a fixed number of reactions used for differential labeling. Peptides can for example be reagent pairs ie methyl isocyanate / trideuteromethyl isocyanate (v); ethyl isocyanate / pentadeutero-ethyl isocyanate (vi); phenyl isocyanate / pentadeutero-phenyl isocyanate (vii); acetyl-N-hydroxy It can be changed with succinimide / trideuteroacetyl-N-hydroxysuccinimide (viii). All of these compounds are known to react specifically and quantitatively with α-NH 2 and ε-NH 2 groups. The final choice of modifying reagent will depend on the availability, cost, chemical stability and laboratory comfort of the deuteration aspect of the reagent. Another important aspect is the stability of the adduct during the ionization process within the mass spectrometer. The reaction scheme for each of these reagents in the deuterated embodiment is set forth below.

Figure 0004300029
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「軽」及び「重」ペプチドの間にさらに大きい質量差が必要とされる場合には、13C、15N、及び重水素が組合わされている基又はより大きな重水素化された基を使用することができる。例えば、NH2末端を特異的に標識づけするためのヒドロキシブチリル基(HO−CD2−CD2−CO−)の使用により、我々は、6amuの差を作り出すことができるようになるだろう。代替的には、NH2末端を標識づけするための13CD313CD2−CO−プロピオニル基の使用により、我々は7amuの差を作り出すことができるだろう。さらに一層明示的には、13Cで標識づけされた及び重水素化されたニコチノイル誘導体(N1354CO−)の使用により、我々は、9amuの質量差を使用することができるだろう。これらの基全てから、N−ヒドロキシスクシンイミド又はスルホ−N−ヒドロキシスクシンイミドエステルを合成できるということは、当業者にとって既知のことであるはずである。 If a larger mass difference is required between the “light” and “heavy” peptides, use a combination of 13 C, 15 N, and deuterium or a larger deuterated group can do. For example, the use of a hydroxybutyryl group (HO—CD 2 —CD 2 —CO—) to specifically label the NH 2 terminus would allow us to create a difference of 6 amu. . Alternatively, 13 CD 3 for marked label the NH 2 -terminal - by the use of 13 CD 2 -CO- propionyl group, it will be able to produce a difference of 7 amu. Even more explicitly, through the use of 13 C-labeled and deuterated nicotinoyl derivatives (N 13 C 5 D 4 CO—) we can use a mass difference of 9 amu. Let's go. It should be known to those skilled in the art that N-hydroxysuccinimide or sulfo-N-hydroxysuccinimide ester can be synthesized from all these groups.

同様に、本発明において記述されている構造式では、Dが重水素2Hを表わしていることも明らかである。 Similarly, it is clear that D represents deuterium 2 H in the structural formula described in the present invention.

重水素化アセトールでのShiff塩基の形成と、それに続く水素化ホウ素ナトリウムでの還元(Geoghegan et al., 1979)によって、ペプチドを改変させることも可能である。この反応は、穏やかな条件下で進行することが記述されており、アミノ基1個あたりわずか1分子のアセトールの添加を導き、第2級アミン(ix)を作り出す。このとき、重水素化されたアミンは、5個の交換不能の重水素原子を含有し、その重水素化されていない対応物から5amuだけ分離することになる。ペプチドは、リシンのε−NH2基及びα−NH2−基の両方で改変され、(アルギニンペプチドについて)5amu、また(リシンペプチドについて)10amuの質量増加を導く。基礎を成す反応は以下に示されている。 It is also possible to modify the peptide by formation of a Shiff base with deuterated acetol followed by reduction with sodium borohydride (Geoghegan et al., 1979). This reaction has been described to proceed under mild conditions, leading to the addition of only one molecule of acetol per amino group, creating a secondary amine (ix). At this time, the deuterated amine contains 5 non-exchangeable deuterium atoms and will be separated from its undeuterated counterpart by 5 amu. The peptide is modified at both the ε-NH 2 and α-NH 2 groups of lysine, leading to a mass increase of 5 amu (for arginine peptides) and 10 amu (for lysine peptides). The underlying reaction is shown below.

Figure 0004300029
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ここで引用されている例は、ディファレンシャル同位体タグ付けのために用いることのできるより広範な改変反応のうちのいくつかの例示を表わしているにすぎない。   The examples cited herein are merely representative of some of the broader modification reactions that can be used for differential isotope tagging.

例17: 1つのサンプル中のタンパク質のモル比を測定するための定量的示差プロテオーム表示
質量分析法を用いたその代表的ペプチドを介したタンパク質の同定用手順は、定性的であるが定量的ではない。実際、ペプチドは、その精製の後ディファレンシャル損失を示し、ペプチドは、その化学的性質及び混合物内に存在するその他のペプチドに応じて非常に可変的で予測不能な形でイオン化することができる。この現象は、MSの分野でイオン化の抑制として周知である(Krause et al.,1999)。しかしながら、例16で実証されているように、質量分析は、化学的にペプチドを区別しないものの質量分析計で区別し測定することのできる同位体タグで2つのサンプルのうちの1つを標識づけできる場合に定量的なものとなる。我々はここで、1つの単一サンプル内のタンパク質の相対比を測定するためにディファレンシャル同位体標識づけの同じ原理を使用する。これは、既知の量の基準ペプチドをサンプルに添加することによって行なうことができる。これらは、サンプル中に存在するタンパク質から誘導されるペプチドであり、その配列は、その親タンパク質を明白に同定するのに充分なものである。基準ペプチドは、好ましくは同様に、さらに質量分析内で充分イオン化する容易に単離されるペプチドとして選択される。メチオニンフラグを立てたペプチド(Met−SOペプチド)について選択するプロトコルにおいては、基準ペプチドは、好ましくはアルギニン残基をも含有するか又は効率の良いイオン化のために処理されているメチオニン含有ペプチドである。定量化すべき全てのタンパク質は、少なくとも1つの、好ましくは2つ以上の基準ペプチドによって表わされなくてはならない。基準ペプチドは、従来の質量分析計において両方の態様を識別するのに充分大きいディファレンシャル同位体標識づけにより、その合成の対応物と異なっている。本願ですでに指摘したように、4amuの差で充分である。かかる同位体による区別は、さまざまなやり方で得られ、ここでいくつかの例を提供する。最も便利な形としては、同位体で標識づけされた基準ペプチドは、H2 18O内でのタンパク質混合物のトリプシン消化によって生成される。基準ペプチドの相応する合成の対応物は、その天然同位体で合成される。かかる化学合成は、多重ペプチド合成装置を用いて大規模に実施される(Zuckermann et al.,1992)。
Example 17: Quantitative differential proteome display to measure the molar ratio of proteins in a sample The procedure for protein identification via its representative peptide using mass spectrometry is qualitative but not quantitative. Absent. Indeed, peptides exhibit differential loss after their purification, and peptides can be ionized in a highly variable and unpredictable manner depending on their chemical nature and other peptides present in the mixture. This phenomenon is well known as suppression of ionization in the field of MS (Krause et al., 1999). However, as demonstrated in Example 16, mass spectrometry labels one of the two samples with an isotope tag that is chemically indistinguishable but can be distinguished and measured by a mass spectrometer. Quantitative when possible. We now use the same principle of differential isotope labeling to measure the relative ratio of proteins within one single sample. This can be done by adding a known amount of a reference peptide to the sample. These are peptides derived from proteins present in the sample, the sequence of which is sufficient to unambiguously identify the parent protein. The reference peptide is preferably also selected as a readily isolated peptide that also fully ionizes within mass spectrometry. In protocols that select for methionine flagged peptides (Met-SO peptides), the reference peptide is preferably a methionine-containing peptide that also contains an arginine residue or has been processed for efficient ionization. . All proteins to be quantified must be represented by at least one, preferably two or more reference peptides. The reference peptide differs from its synthetic counterpart by differential isotope labeling that is large enough to distinguish both aspects in a conventional mass spectrometer. As pointed out earlier in this application, a difference of 4 amu is sufficient. Such isotope discrimination can be obtained in a variety of ways, and here are some examples. In the most convenient form, the isotope-labeled reference peptide is generated by trypsin digestion of the protein mixture in H 2 18 O. The corresponding synthetic counterpart of the reference peptide is synthesized with its natural isotopes. Such chemical synthesis is carried out on a large scale using a multiple peptide synthesizer (Zuckermann et al., 1992).

タンパク質を含有する特定のサンプル中の標的タンパク質の量を決定するためのプロトコルの一例は、以下のように要約される:すわなち(i)基準ペプチドを標的タンパク質から選択する、(ii)相応する合成の対応物を合成する、(iii)H2 18Oの存在下でタンパク質サンプルをトリプシンで消化させる、(iv)タンパク質ペプチド混合物に対して既知の量の合成基準ペプチドを添加する(好ましくは、合成基準ペプチドの量は、基準ペプチドの予測量に匹敵している)、(v)フラグを立てたペプチドを分離するべく混合物を本発明に付す、(vi)フラグを立てたペプチドを例えば、MALDI−TOF−MSで分析する、(vii)基準ペプチド及び合成基準ペプチドはプロセス内で同時溶出され、質量スペクトル内で2つのピークとして現われることになる、(viii)2つのピークの各々の表面積を計算する、(ix)両方のピーク間の比は、基準ペプチドの量、そしてそれに対応して特定のサンプル中の標的タンパク質の量を計算できるようにする。このプロトコルは、明らかに、同定ペプチドのためにも使用でき、複数の形で適応可能である。例えば、サンプル中の多数の(100以上もの)標的タンパク質の量を決定し、それによって一定の与えられたサンプル中の数多くの標的タンパク質の発現レベルを測定するためにこれを容易に拡張することができる。明らかにこのアプローチは同様に、多数のサンプル中の標的タンパク質の量を測定し、比較するためにも使用できる。かかる結果は、例えば、疾病又は薬物の効果及び副作用を予知、監視又は診断するために使用可能である。 An example of a protocol for determining the amount of target protein in a particular sample containing protein is summarized as follows: (i) selecting a reference peptide from the target protein, (ii) corresponding (Iii) digest a protein sample with trypsin in the presence of H 2 18 O, (iv) add a known amount of a synthetic reference peptide to the protein peptide mixture (preferably The amount of the synthetic reference peptide is comparable to the predicted amount of the reference peptide), (v) subjecting the mixture to the present invention to separate the flagged peptide, (vi) the flagged peptide Analyzing with MALDI-TOF-MS, (vii) Reference peptide and synthetic reference peptide are co-eluted in the process and as two peaks in the mass spectrum (Viii) calculate the surface area of each of the two peaks; (ix) the ratio between both peaks is the amount of reference peptide, and correspondingly the amount of target protein in a particular sample. Allow calculation. This protocol can obviously also be used for identifying peptides and can be adapted in several ways. For example, determining the amount of multiple (more than 100) target proteins in a sample and thereby easily extending this to measure the expression level of multiple target proteins in a given sample. it can. Clearly this approach can also be used to measure and compare the amount of target protein in multiple samples. Such results can be used, for example, to predict, monitor or diagnose the effects and side effects of a disease or drug.

代替的アプローチでは、合成ペプチドは、まれな同位体を担持し、一方タンパク質から生成される基準ペプチドは天然同位体である。例えば、メチオニン含有ペプチドを選択した場合、合成基準ペプチドの中に市販の重水素化メチオニン(CH3SCD2CD2CH(NH2)COOH)を取込み、合計ペプチド質量に4amuを加えることが可能である。代替的には、合成基準ペプチドは同様に重水素化アルギニンを含有しており、この場合これは合計ペプチド質量に7amuを加える。そこからの重水素化された15N又は13C態様が存在している全てのアミノ酸が、このプロトコルにおいて考慮できるということは明白であるはずである。さらにもう1つの代替的アプローチは、着色された螢光性の又はその他の形で測定可能な基が結合した状態で合成基準ペプチドを設計することにある。全ての基準ペプチドについて同じ分子消散係数を表示する汎用カラータグを導入することによって、全ての基準ペプチドの量を定量化することが容易になる。定量化可能な基は、通常の保管の間充分に安定しているが、制御された化学的又は酵素的プロセスによって基準ペプチドから放出されるアンカー又はリンカーで、ペプチドに結合されるべきである。例えば、基準ペプチドに対しAla−Lysリンカー配列によって、2,4,6−トリニトロベンゼンスルホネート基(最大分子吸収係数557nm)といったようなカラー染料をリンクさせることができる(Freedman and Radda, 1968)。通常、合計リシンからペプチド混合物を生成するために実施されるトリプシン消化が、ここでは、同様にリシン残基のCOOH末端結合で基準ペプチドを分割し、それによって染料及びリンカーを残りのペプチドから放出することになる(x)。 In an alternative approach, the synthetic peptide carries a rare isotope, while the reference peptide produced from the protein is a natural isotope. For example, if a methionine-containing peptide is selected, it is possible to incorporate commercially available deuterated methionine (CH 3 SCD 2 CD 2 CH (NH 2 ) COOH) into the synthetic reference peptide and add 4 amu to the total peptide mass. is there. Alternatively, the synthetic reference peptide also contains deuterated arginine, which in this case adds 7 amu to the total peptide mass. It should be clear that all amino acids from which deuterated 15 N or 13 C embodiments are present can be considered in this protocol. Yet another alternative approach is to design a synthetic reference peptide with a colored fluorescent or otherwise measurable group attached. By introducing a universal color tag that displays the same molecular extinction coefficient for all reference peptides, it becomes easier to quantify the amount of all reference peptides. The quantifiable group is sufficiently stable during normal storage, but should be attached to the peptide with an anchor or linker that is released from the reference peptide by a controlled chemical or enzymatic process. For example, a color dye such as a 2,4,6-trinitrobenzenesulfonate group (maximum molecular absorption coefficient 557 nm) can be linked to the reference peptide by an Ala-Lys linker sequence (Freedman and Radda, 1968). A trypsin digestion, usually performed to produce a peptide mixture from total lysine, here also splits the reference peptide at the COOH terminal linkage of the lysine residue, thereby releasing the dye and linker from the remaining peptide (X).

Figure 0004300029
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タンパク質消化がH2 18Oの中で、着色された基準ペプチドの存在下で実施される場合には、遊離された基準ペプチドは同じく、その遊離COOH末端で同位体で標識づけされた状態となる。したがって、着色されたペプチドのトリプシン消化は、H2 16Oの中で別に行なわれ、単に消化の終わりで全ペプチド混合物に添加されるにすぎない。染料と基準ペプチドの間のリンカーも同じく、残りのペプチドが影響を受けない条件下で化学的に分割され得る。 If protein digestion is performed in H 2 18 O in the presence of a colored reference peptide, the released reference peptide will also be isotopically labeled at its free COOH terminus. . Thus, tryptic digestion of the colored peptide is performed separately in H 2 16 O and is simply added to the whole peptide mixture at the end of the digestion. The linker between the dye and the reference peptide can also be chemically resolved under conditions where the remaining peptides are not affected.

例18: Esherichia coli(菌株K12)のプロテオームの分析
109個のE. coli K12細胞を、培養された静止増殖期から取り出し、穏やかな遠心分離によってペレット化し、pH7.2の20mMのリン酸緩衝液中の10mMのNaCl 1mlで4回洗浄し、pH8.0の100mMのリン酸緩衝液中の4Mの尿素1mlの中での音波処理によって溶解させた。Airfuge内で100,000×gでの遠心分離により溶解物を清澄させ、その後pH8.0で100mMのリン酸緩衝液を用いて尿素濃度を1Mまで減少させた。1mlのタンパク質混合物(250・106個のE. coli細胞に対応する)に対し10μgのトリプシンを添加し、消化を37℃で一晩進行させ、TFAでの酸性化により停止させた。得られたタンパク質ペプチド混合物(50・106のE. coli細胞に対応する)の5分の1を、0.1%のTFA(溶媒A)で平衡化させた内径2.1mm×25cmのC18逆相HPLCカラム上にかけた。カラムをまず最初に10分間、5%の溶媒B(0.09%のTFA中の70%のアセトニトリル)で洗浄し、その後、漸増する濃度の溶媒Bの線形勾配を用いて、固定カラム相からペプチドを溶出させた。流量を80μl/分に保ち、1%の溶媒B/分という勾配を設定した。1分(すなわち80μl)のフラクションを回収した。勾配開始から18分後に第1のフラクションを回収し、これに10という番号を付した。このフラクションの後に39個の付加的な80μlのフラクションが続き、最後のフラクション(フラクション49)で、溶媒Bの濃度は、約44%のアセトニトリルに相当する63%に達した。勾配を、フラクション回収無しで37分間続行し、HPLC−ランの開始から105分後に終結した。このラン(ここでは一次ランと呼ぶ)のUV吸光度プロフィール(214nmでの)は、図10に示されている。回収した全てのフラクションを真空乾燥させ、さらに使用するまで−20℃で保管した。二次ランのためにプールしたフラクションを1%のTFA59μl中に再度溶解させ、30%のH22原液1μlを添加することでH22で0.5%とした。30℃で30分間、酸化反応を進行させ、その後サンプルは乾燥させず、直ちにクロマトグラフィーのために用いた。単一カラム式ペプチドソーター(例11参照)を用いて、最初の二次ラン(ラン2A)のためフラクション10、22、34及び46を組合せ、時間的間隔4〜7、16〜19、28〜31及び40〜43内で酸化されたメチオニン−ペプチドを回収した。一次ランのその他のフラクションのプールについては、表IVA内に要約した通りの組合せ及び回収時間を用いた。標準的な二次ラン(フラクション10、22、34及び46が組合わされたラン2A)のUV吸光度プロフィールは図11に示されている。これらのペプチドがその間に回収された時間的間隔は、図11内の線の間に示されている。この4分間の間に、各々30秒の8回の連続的フラクションでペプチドを回収した(すなわち40μlのフラクション)。合計で、ラン2Aの32のフラクションを得た。全ペプチドセットを網羅するため連続して11回の付加的二次ランを実施した(表IVA)。回収されたフラクションに対し疎水性Poros(登録商標)50R2ビーズの懸濁液を添加し(Gevaert et al., 1997)、フラクションを真空乾燥させた。添加したビーズ上で濃縮させたペプチドを、0.1%のTFA アセトニトリル(1/1)中の0.7μlのMALDI−マトリックス溶液(4%のα−シアノ桂皮酸と1%の−2,5−ジヒドロキシ安息香酸を含有する)中で脱離させ、(メチオニン−スルホキシド含有ペプチドの容易な監視及び確認を可能にする)リフレクトロンモードでのペプチド質量分析のためMALDI−標的に移した。図15は、予想通りメチオニン−スルホキシドペプチドのみが観察された二次ラン2Aからの2つのフラクションのMALDI−RETOF−MSスペクトルを示している。回収された320の二次フラクションの中に存在する全てのペプチドの分析の後、我々は、少なくとも1つのメチオニン残基を含有する1618個を含めた1720個の異なるペプチドを測定することができた。これら1618個のペプチドの測定された質量は、表IXに列挙されている。図18は、一次ランの全てのフラクションについて、酸化されたMetを含有することを実証できなかったペプチド(赤)に対するMet−SO−ペプチド(青)の数を示している。これは、メタンスルフェン酸の標準的なニュートラルロスが明確に観察されなかったか、又はいくつかの非メチオニン含有ペプチドがソーティングプロセス中にすべり込んだかのいずれかの事実に起因する。この実施態様において、我々は、ソートされたペプチドの94%が、Metの存在を確認できるペプチドで構成されていることを確認した。このことは、全細胞溶解物が使用された場合でさえ我々のソーティングシステムが特異性をもつことを示している。
Example 18: Analysis of the proteome of Esherichia coli (strain K12) 10 9 E. coli K12 cells were removed from the cultured stationary growth phase, pelleted by gentle centrifugation, pH 7.2, 20 mM phosphate buffer. Washed 4 times with 1 ml of 10 mM NaCl in solution and lysed by sonication in 1 ml of 4 M urea in 100 mM phosphate buffer at pH 8.0. The lysate was clarified by centrifugation at 100,000 × g in an Airfuge, after which the urea concentration was reduced to 1M using 100 mM phosphate buffer at pH 8.0. To 1 ml of protein mixture (corresponding to 250 · 10 6 E. coli cells) 10 μg trypsin was added and digestion was allowed to proceed overnight at 37 ° C. and stopped by acidification with TFA. One-fifth of the resulting protein-peptide mixture (corresponding to 50 · 10 6 E. coli cells) was equilibrated with 0.1% TFA (solvent A) C18 with an inner diameter of 2.1 mm × 25 cm Loaded on reverse phase HPLC column. The column is first washed for 10 minutes with 5% solvent B (70% acetonitrile in 0.09% TFA) and then from the stationary column phase using a linear gradient of increasing concentration of solvent B. The peptide was eluted. The flow rate was kept at 80 μl / min and a gradient of 1% solvent B / min was set. One minute (ie 80 μl) fractions were collected. The first fraction was collected 18 minutes after the start of the gradient and was numbered 10. This fraction was followed by 39 additional 80 μl fractions, and in the last fraction (fraction 49), the concentration of solvent B reached 63%, corresponding to about 44% acetonitrile. The gradient continued for 37 minutes without fraction collection and ended 105 minutes after the start of the HPLC-run. The UV absorbance profile (at 214 nm) of this run (referred to here as the primary run) is shown in FIG. All collected fractions were vacuum dried and stored at −20 ° C. until further use. The fractions pooled for the secondary run were redissolved in 59 μl of 1% TFA and made up to 0.5% with H 2 O 2 by adding 1 μl of 30% H 2 O 2 stock solution. The oxidation reaction was allowed to proceed for 30 minutes at 30 ° C., after which the sample was not dried and was used immediately for chromatography. Combine fractions 10, 22, 34, and 46 for the first secondary run (Run 2A) using a single column peptide sorter (see Example 11), and time intervals 4-7, 16-19, 28- Methionine-peptide oxidized within 31 and 40-43 was recovered. For pools of other fractions of the primary run, combinations and recovery times as summarized in Table IVA were used. The UV absorbance profile of a standard secondary run (run 2A with fractions 10, 22, 34 and 46 combined) is shown in FIG. The time interval during which these peptides were collected is shown between the lines in FIG. During this 4 minute period, peptides were collected in 8 consecutive fractions of 30 seconds each (ie 40 μl fraction). In total, 32 fractions of Run 2A were obtained. Eleven consecutive secondary runs were performed to cover the entire peptide set (Table IVA). A suspension of hydrophobic Poros® 50R2 beads was added to the collected fractions (Gevaert et al., 1997) and the fractions were vacuum dried. Peptides concentrated on the added beads were dissolved in 0.7 μl MALDI-matrix solution (4% α-cyanocinnamic acid and 1% −2,5 in 0.1% TFA acetonitrile (1/1). Desorbed in (containing dihydroxybenzoic acid) and transferred to MALDI-target for peptide mass spectrometry in reflectron mode (allowing easy monitoring and confirmation of methionine-sulfoxide containing peptides). FIG. 15 shows MALDI-RETOF-MS spectra of two fractions from secondary run 2A where only methionine-sulfoxide peptide was observed as expected. After analysis of all peptides present in the recovered 320 secondary fractions, we were able to measure 1720 different peptides, including 1618 containing at least one methionine residue. . The measured masses of these 1618 peptides are listed in Table IX. FIG. 18 shows the number of Met-SO-peptides (blue) versus peptides (red) that could not be demonstrated to contain oxidized Met for all fractions of the primary run. This is due to the fact that the standard neutral loss of methanesulfenic acid was not clearly observed or some non-methionine containing peptides slipped during the sorting process. In this embodiment, we have confirmed that 94% of the sorted peptides are composed of peptides that can confirm the presence of Met. This indicates that our sorting system has specificity even when whole cell lysates are used.

第2工程では、ソートされたペプチドとその対応する親タンパク質を同定した。したがって、ここでもまた1Mの尿素及び0.1Mのリン酸緩衝液pH8.0中の250・106個のE. coli K12細胞から調製された1mlのタンパク質混合物を消化させた。10μgのトリプシンを添加し、消化を37℃で一晩進行させた。消化の終わりで、結果として得たタンパク質ペプチド混合物を5分間トリブチルホスフィンで還元させ、ギ酸で酸性化させた(最終濃度1%)。C18の逆相HPLCカラム(ID2.1mm×250mm;Vydac218MS52)上に得られたタンパク質ペプチド混合物の5分の1(50・106のE. coli 細胞に対応する)をかけた。このカラムを、溶媒Aとしての0.05%のHCOOHで平衡化した。カラムをまず最初に10分間100%の溶媒Aで洗浄した。80μl/分の流量でペプチドを溶出するために、1%の溶媒B/分(溶媒Bは70%のアセトニトリル中の0.05%のHCOOH)の線形勾配を使用した。UV検出器(Applied Biosystems Inc., 759A吸光検出器)を用いて214nmでペプチドUV吸光プロフィールを記録した。1分のフラクションを回収した。このフラクションは、勾配開始から30分後に回収し、30という番号を付した。番号80まで、さらに50個のフラクションを回収した。回収したフラクションは全て真空乾燥させ、さらなる使用まで−20℃で保管した。二次ランのためにプールしたフラクションを1%のTFA59μlの中に再度溶解させ、30%のH22の原液1μlを添加することでH22で0.5%とした。30℃で30分間、酸化反応(本発明に従った特異的アミノ酸としてのメチオニンのための交互工程)を進行させ、その後サンプルは乾燥させず、直ちに二次ランに用いるためにRP−カラム上にかける。例11で記述されている単一カラム式ペプチドソーターを用いて、一次ランからのフラクション41、54、67、80を組合せ、それぞれ時間的間隔31−39、44−52、57−65及び70〜78内で酸化されたペプチド(フラグを立てたペプチド)を回収した。一次ランのプールされたフラクション及び二次ランからの回収したフラクションが、表Xに記されている。フラグを立てたペプチドを4分の時間的間隔で回収した我々の先行例とは対照的に、ここでは8分間隔で(各80μlの8個のフラクション)及び未改変ペプチドの溶出より1分前に、フラグを立てたペプチドを回収した。それによって、W1=1分で、δmax=10分、δmin=1分及びW2=8分である。各々の二次ランは4つの組合せたウインドウ(W2)を含んでいたため、Met−SOペプチド(ひいてはメチオニン改変済みフラグを立てたペプチド)は、各80μlの32のフラクション上で回収された。その後、奇数番号の二次フラクション全てを組合せ、乾燥させ、45μlの溶媒A(=0.05%のHCOOH)内で再溶解させた。この混合物の半分を、トラッピングカラム及びApplied Biosystems Inc.の120AのHPLC分析装置に連結させた内径0.075mm(長さ15cm)のナノカラム(C18、Pepmap LC Packings)上にかけた。溶媒Aとして0.05%のHCOOHを用い、溶媒Bとして70%のアセトニトリル中の0.05%のHCOOHを用いて220分で0%B〜100%Bの勾配を形成した。フロースプリッタ(Acurate, LC Packings)を用いて、60μl/分のプレスプリッタ溶媒流量を約22nl/分まで低減させた。金属コーティングされた溶融シリカ針(FS360−20−10−D−5−C7,New Objective)によってQ−TOF質量分析計(Micromass UK Limited, Altincham, UK)のZ−スプレーイオン源内に溶出用ペプチドを導入した。Masslynx NT(バージョン3,4)を用いてデータ依存回収モードでデータを分析した。MS/MS分析のためには、2重荷電イオンのみを自動的に選択した。閾値を40カウント/秒にセットし、アルゴン原子との衝突によって、選択されたイオンをフラグメント化した。全てのMS/MSスペクトルを、E. coliのタンパク質のみを収納するタンパク質データベースを用いてMASCOT(Matrix Science Ltd. London)により蓄積し分析した。明白な同定は、MASCOTの「確率ベースMowse評点」(Perkins et al., 1999)に依存した。各々のフラクションの残りの半分を、先行するランにおいて検出された全ての2重荷電イオンを含む排除リストを用いてナノLC−MS/MSに再び付した。閾値を今度は25カウント/秒にセットし、選択されたイオンを5秒間フラグメント化した。同じ手順を、偶数番号のフラクションについて反復した。全てのタンパク質同定データを最終的に組合せた。全てのナノLC−MS/MSランから、合計6437のCID−スペクトルを生成した(表XI)。これらのCIDスペクトルは、MASCOTサーバーへの提出後、2543の注釈付きスペクトルを結果としてもたらした。 In the second step, the sorted peptides and their corresponding parent proteins were identified. Therefore, again, 1 ml of protein mixture prepared from 250 · 10 6 E. coli K12 cells in 1M urea and 0.1M phosphate buffer pH 8.0 was digested. 10 μg trypsin was added and digestion was allowed to proceed overnight at 37 ° C. At the end of the digestion, the resulting protein peptide mixture was reduced with tributylphosphine for 5 minutes and acidified with formic acid (final concentration 1%). A one-fifth of the resulting protein peptide mixture (corresponding to 50 · 10 6 E. coli cells) was applied on a C18 reverse phase HPLC column (ID 2.1 mm × 250 mm; Vydac 218MS52). The column was equilibrated with 0.05% HCOOH as solvent A. The column was first washed with 100% solvent A for 10 minutes. A linear gradient of 1% solvent B / min (solvent B is 0.05% HCOOH in 70% acetonitrile) was used to elute the peptide at a flow rate of 80 μl / min. Peptide UV absorbance profiles were recorded at 214 nm using a UV detector (Applied Biosystems Inc., 759A absorbance detector). A 1 minute fraction was collected. This fraction was collected 30 minutes after the start of the gradient and was numbered 30. A further 50 fractions were collected up to number 80. All collected fractions were vacuum dried and stored at −20 ° C. until further use. The fractions pooled for the secondary run were redissolved in 59 μl of 1% TFA and made up to 0.5% with H 2 O 2 by adding 1 μl of 30% H 2 O 2 stock solution. The oxidation reaction (alternate process for methionine as a specific amino acid according to the present invention) is allowed to proceed for 30 minutes at 30 ° C., after which the sample is not dried and immediately on the RP-column for use in the secondary run Call. Using the single column peptide sorter described in Example 11, fractions 41, 54, 67, 80 from the primary run were combined, with time intervals 31-39, 44-52, 57-65 and 70--, respectively. Peptides oxidized within 78 (flagged peptides) were recovered. The pooled fractions of the primary run and the fractions collected from the secondary run are listed in Table X. In contrast to our previous example, where flagged peptides were collected at 4 minute time intervals, here at 8 minute intervals (8 fractions of 80 μl each) and 1 minute before elution of unmodified peptide The flagged peptide was recovered. Thereby, W 1 = 1 minute, δmax = 10 minutes, δmin = 1 minute and W 2 = 8 minutes. Since each secondary run contained 4 combined windows (W 2 ), Met-SO peptides (and thus methionine modified flagged peptides) were recovered on 32 fractions of 80 μl each. All odd numbered secondary fractions were then combined, dried and redissolved in 45 μl of solvent A (= 0.05% HCOOH). Half of this mixture was loaded onto a 0.075 mm ID (15 cm long) nanocolumn (C18, Pepmap LC Packings) connected to a trapping column and a 120A HPLC analyzer from Applied Biosystems Inc. A gradient from 0% B to 100% B was formed in 220 minutes using 0.05% HCOOH as solvent A and 0.05% HCOOH in 70% acetonitrile as solvent B. Using a flow splitter (Acurate, LC Packings), the pre-splitter solvent flow rate of 60 μl / min was reduced to about 22 nl / min. The elution peptide was placed in the Z-spray ion source of a Q-TOF mass spectrometer (Micromass UK Limited, Altincham, UK) with a metal coated fused silica needle (FS360-20-10-D-5-C7, New Objective). Introduced. Data were analyzed in data-dependent recovery mode using Masslynx NT (versions 3 and 4). Only double charged ions were automatically selected for MS / MS analysis. The threshold was set at 40 counts / second and selected ions were fragmented by collision with argon atoms. All MS / MS spectra were accumulated and analyzed by MASCOT (Matrix Science Ltd. London) using a protein database containing only E. coli proteins. Obvious identification relied on MASCOT's "Probability Based Mowse Score" (Perkins et al., 1999). The other half of each fraction was resubmitted to nano LC-MS / MS using an exclusion list containing all the double charged ions detected in the previous run. The threshold was now set to 25 counts / second and the selected ions were fragmented for 5 seconds. The same procedure was repeated for even numbered fractions. All protein identification data was finally combined. A total of 6437 CID-spectrums were generated from all nano LC-MS / MS runs (Table XI). These CID spectra resulted in 2543 annotated spectra after submission to the MASCOT server.

全てのフラクションのソートされたMet−SO ペプチドの同定は、約767の異なるE. coli ペプチドの同定を導いた(表XII)。全てのタンパク質は、タンパク質1個あたり平均2.2個のメチオニン含有ペプチドによってカバーされた。   Identification of the sorted Met-SO peptides in all fractions led to the identification of about 767 different E. coli peptides (Table XII). All proteins were covered by an average of 2.2 methionine-containing peptides per protein.

我々は、アミノアシルt−RNAシンセターゼといったような副次的タンパク質の系統群の次に、そして(3つの独立して単離されたMetペプチドにより確認される)lac−リプレッサー及び少なくとも19のその他のリプレッサーといったような非常に副次的のタンパク質の次に、E. coliの合計タンパク質質量の約10%を占める全ての検出可能なリボソームタンパク質を同定した。これらの結果は、主要タンパク質の存在下での低存在度のタンパク質の検出を可能にする、本発明により達成されるダイナミックレンジの範囲を例示している。さらに我々は同じく、高い疎水性プロフィールをもつタンパク質及び既知の膜タンパク質も多数同定し、これは、生物学的に重要な膜タンパク質の莫大なアレイに対するより優れたアクセスを示唆していた。   We are next to a family of secondary proteins such as aminoacyl-t-RNA synthetases, and then a lac-repressor (identified by three independently isolated Met peptides) and at least 19 other Next to very minor proteins such as repressors, all detectable ribosomal proteins that accounted for approximately 10% of the total protein mass of E. coli were identified. These results illustrate the range of dynamic ranges achieved by the present invention that allows detection of low abundance proteins in the presence of the major protein. In addition, we also identified a number of proteins with high hydrophobic profiles and known membrane proteins, suggesting better access to a vast array of biologically important membrane proteins.

従来の2Dゲル分析とそれに続くMALDIベースのタンパク質同定により2倍量のE. coli細胞(100・106細胞)を分析した場合、86個のタンパク質を同定した。ゲルフリー研究における767個のタンパク質と比べ、後者について少なくとも10倍そしておそらくそれよりはるかに高い感受性が存在している。2Dゲルをランする場合に「古典的な汚染物質」として往々にして指摘されるヒトの皮ふケラチンによる汚染が本発明の方法を使用した場合大幅に削減され、さらには完全に存在しなくなる、ということを強調しておくことが重要である。これらの分析は、50・106個のE. coli細菌の当量で実施された。これは、±50,000〜100,000の動物細胞内に存在するタンパク質の量に対応し、この技術の高い感応度を例示している。本発明は、少数の細胞から出発してプロテオームを測定することを可能にする。これにより、従来の応用分野では手の届かなかった状況におけるディファレンシャルタンパク質発現を分析することが可能となる。本発明は、小さな腫瘍生検材料内、脳の小さな下位領域内、細胞ソーティングによって選択された細胞内、心臓の小さな下位領域内、血管内のプラーク形成座の中でのタンパク質発現の分析を可能にする。本発明の方法は、きわめて複合度の高い混合物からメチオニンペプチドを効率良くソートする。さらに、フラグを立てたペプチドは一度に得られず、数多くのフラクション全体にわたり漸進的にソートされ、それによってはるかに効率の良い検出を保証する連続的な形で質量分析計に供給される。このことは、二次ランの溶出物のMALDI−TOF−MS検出を用いたE. coliプロテオームからの1618個の異なるMet−ペプチドの検出によって最も良く例示されている。 When doubled amounts of E. coli cells (100 · 10 6 cells) were analyzed by conventional 2D gel analysis followed by MALDI-based protein identification, 86 proteins were identified. There is at least 10 times and perhaps much higher sensitivity for the latter compared to 767 proteins in gel-free studies. Contamination with human skin keratin, which is often pointed out as a “classical contaminant” when running 2D gels, is greatly reduced when using the method of the present invention and even completely absent. It is important to emphasize that. These analyzes were performed with an equivalent of 50 · 10 6 E. coli bacteria. This corresponds to the amount of protein present in animal cells of ± 50,000 to 100,000 and illustrates the high sensitivity of this technique. The present invention makes it possible to measure the proteome starting from a small number of cells. This makes it possible to analyze differential protein expression in a situation that was not within reach in conventional application fields. The present invention enables analysis of protein expression in small tumor biopsies, in small subregions of the brain, in cells selected by cell sorting, in small subregions of the heart, and in plaque-forming loci in blood vessels To. The method of the present invention efficiently sorts methionine peptides from a highly complex mixture. In addition, flagged peptides are not obtained at once, but are progressively sorted across a number of fractions, thereby feeding the mass spectrometer in a continuous fashion that ensures much more efficient detection. This is best illustrated by the detection of 1618 different Met-peptides from the E. coli proteome using MALDI-TOF-MS detection of the secondary run eluate.

望まれる場合、本発明の方法は、毒性又は腐食性化学物質を使用することなく達成できる。例えば、全体的なソーティング品質に影響を及ぼすことなくアセトニトリルをエタノールに、そしてTFAをNH4Ac 緩衝液により置換することが可能である。 If desired, the method of the present invention can be accomplished without the use of toxic or corrosive chemicals. For example, it is possible to replace acetonitrile with ethanol and TFA with NH 4 Ac buffer without affecting the overall sorting quality.

例19: ヒト血漿の部分的プロテオーム分析
出発材料として、(約60mgのタンパク質材料を含み基本的に汚染性細胞の無い)1mlの凍結乾燥したヒト血漿を使用した。乾燥したサンプルを、pH8.7のトリス−HCl 50mMとトリブチルホスフィン2%を含む調製されたばかりの8Mの尿素1mlの中に再度溶解させた。消化に先立ち、50mMのトリス−HCl 緩衝液(pH8.7)3mlを加えることによって尿素の濃度を4倍希釈した。このサンプルの1フラクション、200μl(これはタンパク質材料約3mgに対応する)を、20μgのトリプシン(Promega, Madison, WI.USAからの配列決定グレードの修飾されたトリプシン)でのタンパク質消化のために使用した。消化を37℃の恒常な温度で一晩続行させ、酸性化によって停止させた。0.1%のTFA中のアセトニトリルの急な勾配を用いて、Sample Cleanup RP-Column(Agilent Technologies)(I.D. 2.1mm×20mm、Vydac C18RP−ビーズ詰め)上にペプチドを通過させることによって、この消化混合物の半分を予備コンディショニングした。0%の溶媒B(水中0.1%のTFA中の70%のアセトニトリル)から100%の溶媒Bまでの線形勾配を、0.2ml/分の流量で14分間生成した。全溶出物を回収し、真空下で乾燥させ、100μlの溶媒A(水中0.1%のTFA)中で再溶解させた。
Example 19: Partial proteomic analysis of human plasma As starting material, 1 ml of lyophilized human plasma (containing about 60 mg of protein material and essentially free of contaminating cells) was used. The dried sample was redissolved in 1 ml of freshly prepared 8M urea containing 50 mM Tris-HCl pH 8.7 and 2% tributylphosphine. Prior to digestion, the urea concentration was diluted 4-fold by adding 3 ml of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7). One fraction of this sample, 200 μl (which corresponds to about 3 mg of protein material) is used for protein digestion with 20 μg trypsin (Sequencing grade modified trypsin from Promega, Madison, WI. USA). did. Digestion was continued overnight at a constant temperature of 37 ° C. and stopped by acidification. By passing the peptide over a Sample Cleanup RP-Column (Agilent Technologies) (ID 2.1 mm × 20 mm, Vydac C 18 RP-bead packed) using a steep gradient of acetonitrile in 0.1% TFA. Half of this digestion mixture was preconditioned. A linear gradient from 0% solvent B (70% acetonitrile in 0.1% TFA in water) to 100% solvent B was generated at a flow rate of 0.2 ml / min for 14 minutes. All eluates were collected, dried under vacuum and redissolved in 100 μl of solvent A (0.1% TFA in water).

その後タンパク質ペプチド混合物をソーティングプロセスに付した。ペプチド混合物をかけた後、Waters ACTION分析装置(Waters Corporate, Milford, MA, USA)を用いて1ml/分の恒常流量で20分間、0.1%の水中TFA(Baker HPLCで分析済み、Mallinckrodt Baker B.V., Deventer, オランダ)(溶媒A)を用いてカラムを洗い流した。その後、70分にわたり0.1%の水中TFA(100%の溶媒B)中70%のアセトニトリル(Baker HPLC分析済み)までの線形勾配(したがって、1分あたり1%の溶媒Bの増加)を用いて、RPカラムからペプチドを溶出した。最終工程で、カラムを溶媒Bを洗い流し、次のサンプル注入に先立ち溶媒Aで再度平衡化した。ラン1において、(11.4%の溶媒Bすなわち8%のアセトニトリルに対応する)28分と(71.4%の溶媒Bすなわち50%のアセトニトリル)70分の間の時間枠内で溶出するペプチドを、Gilson 221XL Liquid Handler(Gilson SAS, Villers Le Bel, France)を用いて1分(すなわち1ml)のフラクション内で回収した。それによって、合計42の一次フラクションを回収した。   The protein peptide mixture was then subjected to a sorting process. After applying the peptide mixture, 0.1% TFA in water (analyzed by Baker HPLC, Mallinckrodt Baker, 20 minutes at a constant flow rate of 1 ml / min using a Waters ACTION analyzer (Waters Corporate, Milford, MA, USA). The column was washed off using BV, Deventer, Netherlands) (solvent A). Then, using a linear gradient (thus increasing 1% solvent B per minute) to 70% acetonitrile (Baker HPLC analyzed) in 0.1% TFA in water (100% solvent B) over 70 minutes. The peptide was eluted from the RP column. In the final step, the column was flushed with solvent B and re-equilibrated with solvent A prior to the next sample injection. In run 1, the peptide eluting within a time frame between 28 minutes (corresponding to 11.4% solvent B or 8% acetonitrile) and 70 minutes (71.4% solvent B or 50% acetonitrile) Was collected in a 1 minute (ie 1 ml) fraction using a Gilson 221XL Liquid Handler (Gilson SAS, Villers Le Bel, France). Thereby, a total of 42 primary fractions were collected.

メチオニン残基の酸化の前に、各々の一次フラクションを完全に乾燥するまで乾燥させた。(表IVAで記述されたものと類似のセットアップで)二次ランのためにプールされた一次フラクションを、30%のH222μlを加えた1%のTFA100μlの中で再溶解させた。メチオニン残基の酸化反応を30℃で30分間進行させ、その後一次フラクションをプールし、一次分離に用いられたものと同じRP−HPLCカラム上にかけ、一次ラン中と全く同じクロマトグラフィー条件下でこの二次ランにおいてペプチドをフラクション化した。ここで、未改変ペプチドの溶出に先立つ9分〜1分の間に、8分の時間的間隔で(各1mlの8回のサブフラクション)、フラグを立てたペプチドを回収した。2つの一次フラクションからソートされたペプチド上で、LC−MS/MS分析を実施した。したがって、一次フラクション25からの回収されたソート済みペプチドを全て組合せ、乾燥させ、200μlの溶媒A(0.05%の水中ギ酸)中で再溶解させ、この混合物の20分の1を、トラッピングカラム及びApplied Biosystems Inc. 120A HPLC分析装置に連結された内径0.075mm(長さ15cm)のナノカラム(C18 Pepmap, LC Packings)上にかけた。一次フラクション26からの全てのソート済みペプチドについて同じことを行なった。 Prior to oxidation of the methionine residue, each primary fraction was dried until completely dry. The primary fraction pooled for the secondary run (with a setup similar to that described in Table IVA) was redissolved in 100 μl of 1% TFA plus 2 μl of 30% H 2 O 2 . The oxidation reaction of the methionine residue is allowed to proceed for 30 minutes at 30 ° C., after which the primary fractions are pooled and applied on the same RP-HPLC column as used for the primary separation, under the same chromatographic conditions as in the primary run. Peptides were fractionated in the secondary run. Here, between 9 minutes to 1 minute prior to elution of the unmodified peptide, the flagged peptides were collected at 8 minute time intervals (8 subfractions of 1 ml each). LC-MS / MS analysis was performed on peptides sorted from the two primary fractions. Thus, all the collected sorted peptides from the primary fraction 25 were combined, dried and redissolved in 200 μl solvent A (0.05% formic acid in water), and 1 / 20th of this mixture was added to the trapping column. And an applied biosystems Inc. 120A HPLC analyzer on a nano column (C18 Pepmap, LC Packings) with an inner diameter of 0.075 mm (length 15 cm). The same was done for all sorted peptides from primary fraction 26.

溶媒Aとして0.05%のHCOOHを用い、溶媒Bとして70%のアセトニトリル中の0.05%のHCOOHを用いて、220分で0%Bから100%Bまでの勾配を形成した。フロースプリッタ(Acurate, LC Packings)を用いて約200μl/分まで60μl/分のプレスプリッタ溶媒流量を低減させた。金属コーティングされた溶融シリカ針(FS360−20−10−D−5−C7、New Objective)によってQ−TOF質量分析計(Micromass UK Limited, Altincham, UK)のZ−スプレーイオン源内に溶出ペプチドを導入した。Masslynx NT(バージョン3,4)を用いてデータ依存回収モードでデータを分析し、MS/MS分析のためには、2重荷電イオンを自動的に選択した。閾値を40カウント/秒にセットし、アルゴン原子との衝突によって、選択されたイオンを4秒間フラグメント化した。   A gradient from 0% B to 100% B was formed in 220 minutes using 0.05% HCOOH as solvent A and 0.05% HCOOH in 70% acetonitrile as solvent B. The flow splitter (Acurate, LC Packings) was used to reduce the pre-splitter solvent flow rate to 60 μl / min to about 200 μl / min. Introducing eluted peptide into the Z-spray ion source of a Q-TOF mass spectrometer (Micromass UK Limited, Altincham, UK) with a metal-coated fused silica needle (FS360-20-10-D-5-C7, New Objective) did. Data were analyzed in a data dependent collection mode using Masslynx NT (versions 3 and 4) and double charged ions were automatically selected for MS / MS analysis. The threshold was set at 40 counts / second and selected ions were fragmented for 4 seconds by collision with argon atoms.

全てのMS/MSスペクトルを、SWISS−PROTタンパク質データベース(リリース40,10)を用い、しかも探索をヒトタンパク質に制限して、MASCOT(Matrix Science Ltd, London)により蓄積し分析した。タンパク質の同定は、MASCOTの「確率ベースMowse評点」(Perkins et al., 1999)に依存していた。第1のLC−MS/MSランの後、イオン排除リストを作成し、これをその後のLC−MS/MSランのために使用して、分析されたペプチドの数を増大させた。ここで、閾値を今度は25カウント/秒にセットし、選択されたイオンを5秒間フラグメント化した。   All MS / MS spectra were accumulated and analyzed by MASCOT (Matrix Science Ltd, London) using the SWISS-PROT protein database (Release 40, 10) and limiting the search to human proteins. Protein identification relied on MASCOT's "probability-based Mowse score" (Perkins et al., 1999). After the first LC-MS / MS run, an ion exclusion list was created and used for subsequent LC-MS / MS runs to increase the number of peptides analyzed. Here, the threshold was now set to 25 counts / second and the selected ions were fragmented for 5 seconds.

これら4つのLC−MS/MSランから結果として得たタンパク質同定データを組合せ、表XIIIに示す。ここで認められるように、血清アルブミン(100mlあたり約3〜4gの濃度)、アルファ−ミクログロブリン、アポリポタンパク質 B−100及びフィブリノーゲンベータ鎖といったような高乃至中存在度の血漿タンパク質が、スプライシング因子U2AF35kDaのサブユニット及びジンクフィンガータンパク質といったような予想外の(核)タンパク質の次に存在している。ヒト血漿プロテオームのこの制限された分析は明らかに、この技術の高いダイナミックレンジを実証している:すなわち、高い存在度のタンパク質が、ひじょうに稀なタンパク質の次に同定される。さらに、血漿アルブミン及び抗体といったような主要成分を予め除去することなく、副次的タンパク質を同定できるということを示すことが重要である。さらに、これらのLC−MS/MS研究のために用いられた血漿の対応する体積は、1マイクロリットルの範囲内にあり、これは、この技術の究極の感応性を例示している。   The resulting protein identification data from these four LC-MS / MS runs are combined and shown in Table XIII. As can be seen, high to moderate abundance plasma proteins such as serum albumin (concentration of about 3-4 g per 100 ml), alpha-microglobulin, apolipoprotein B-100 and fibrinogen beta chain are the splicing factor U2AF35 kDa. Next to unexpected (nuclear) proteins such as subunits and zinc finger proteins. This limited analysis of the human plasma proteome clearly demonstrates the high dynamic range of this technology: a high abundance protein is identified next to a very rare protein. Furthermore, it is important to show that secondary proteins can be identified without prior removal of major components such as plasma albumin and antibodies. Furthermore, the corresponding volume of plasma used for these LC-MS / MS studies is in the range of 1 microliter, which illustrates the ultimate sensitivity of this technology.

例20: ヒト血小板の部分的プロテオーム分析
約500×109個の血小板を含有する。1回のヒト採血当量の軟膜細胞材料を、2つの等しいフラクションに分け、1000×gで10分間の遠心分離に付した。BSAを削除したTyrodeI 緩衝液10mlで3回、ペレット化した血小板を洗浄し、毎回その後に1,000×gで10分間の遠心分離工程を行ない、最終的に、合計10mlのBSAを含まないTyrodeI 緩衝液(Ardlie et al., 1970)中に懸濁させた。プロテアーゼ阻害物質のカクテル(CompleteTM,Roche Diagnostics GmbH, Manheim, ドイツ)を含有するpH7.5のリン酸ナトリウム緩衝液25mM中の0.5%のTriton X−100 10mlを添加することによって、血小板懸濁液を溶解させた。溶解した血小板懸濁液を10分間10,000×gで遠心分離に付して細胞骨格フラクションを除去し(Fox et al., 1993)、その後2.5mlのタンパク質混合物(すなわち62.5×109の血小板の当量)を、Sephadex(登録商標)G−25Mカラム(PD−10カラム、Pharmacia Bioteck AB, Uppsala, スウェーデン)上でpH9.0の10mMのリン酸ナトリウム緩衝液3.5mlの中で脱塩した。脱塩したタンパク質混合物を遠心分離真空濃縮装置内で1mlまで濃縮し、水浴中で5分間沸とうさせ、15分間氷上に置いた。37℃で20μgのトリプシン(Promega, Madison, WI, USAからの配列決定グレードの修飾されたトリプシン)を用いてタンパク質を一晩消化させることによって、タンパク質ペプチド混合物を生成した。
Example 20: Partial proteomic analysis of human platelets Contains approximately 500 x 10 9 platelets. A single human blood equivalent of buffy coat cell material was divided into two equal fractions and subjected to centrifugation at 1000 × g for 10 minutes. The pelleted platelets were washed 3 times with 10 ml of TyrodeI buffer from which BSA had been removed, each time followed by a centrifugation step at 1,000 × g for 10 minutes, and finally, TyrodeI without 10 ml of BSA in total. Suspended in buffer (Ardlie et al., 1970). Platelet suspension was added by adding 10 ml of 0.5% Triton X-100 in 25 mM sodium phosphate buffer pH 7.5 containing a cocktail of protease inhibitors (Complete , Roche Diagnostics GmbH, Manheim, Germany). The turbid solution was dissolved. The lysed platelet suspension is centrifuged at 10,000 × g for 10 minutes to remove cytoskeletal fraction (Fox et al., 1993) and then 2.5 ml of protein mixture (ie 62.5 × 10 6). 9 platelet equivalents) in 3.5 ml of 10 mM sodium phosphate buffer at pH 9.0 on a Sephadex® G-25M column (PD-10 column, Pharmacia Bioteck AB, Uppsala, Sweden). Desalted. The desalted protein mixture was concentrated to 1 ml in a centrifugal vacuum concentrator, boiled in a water bath for 5 minutes, and placed on ice for 15 minutes. A protein peptide mixture was generated by digesting the protein overnight at 37 ° C. with 20 μg trypsin (Sequencing grade modified trypsin from Promega, Madison, WI, USA).

Agilent Chem Stationソフトウェアモジュールの制御下でAgilent1100 Series毛管LCシステムに結合された狭い中ぐりの逆相ZOR BAX(登録商標)3000SB−C18カラム(内径2.1×150mm,Agilent Technologies Waldbronn, ドイツ)上に、約3×109の血小板から抽出されたタンパク質材料に相当するタンパク質消化物のフラクション50μlを、注入した。サンプルの注入後、80μl/分という定常流で、溶媒勾配を展開した。まず第1に、カラムを水中0.1%のTFA(Baker HPLC分析済み、Mallinckrodt Baker B.V., Deventer, オランダ)(溶媒A)で10分間洗い流し、その後100分にわたり(したがって1%の溶媒B/分の増加)にわたり0.1%のTFA(溶媒B)中の70%アセトニトリル(Baker HPLC分析済み)までの線形勾配を続けた(一次ラン)。40分(溶媒Bの30%の濃度に対する)から始めて、Agilent 1100Series フラクションコレクターを用いてマイクロタイタープレート内で、各々1分(又は80μl)の合計48個のフラクションの形でペプチドを回収した。12分までに分離されたフラクション(表XIV参照)をプールし、遠心分離真空濃縮器の中で完全に乾くまで乾燥させた。 On a narrow bore reversed-phase ZOR BAX® 3000SB-C18 column (inner diameter 2.1 × 150 mm, Agilent Technologies Waldbronn, Germany) coupled to an Agilent 1100 Series capillary LC system under the control of the Agilent Chem Station software module A 50 μl fraction of protein digest corresponding to protein material extracted from approximately 3 × 10 9 platelets was injected. After sample injection, the solvent gradient was developed with a steady flow of 80 μl / min. First of all, the column is flushed with 0.1% TFA in water (Baker HPLC analyzed, Mallinckrodt Baker BV, Deventer, The Netherlands) (solvent A) for 10 minutes and then for 100 minutes (hence 1% solvent B / minute). Linear gradient to 70% acetonitrile (Baker HPLC analyzed) in 0.1% TFA (solvent B) was continued (primary run). Starting at 40 minutes (relative to 30% concentration of solvent B), peptides were collected in the form of a total of 48 fractions of 1 minute each (or 80 μl) in a microtiter plate using an Agilent 1100 Series fraction collector. Fractions separated by 12 minutes (see Table XIV) were pooled and dried to complete dryness in a centrifugal vacuum concentrator.

70μlの水中1%TFAの中に乾燥したフラクションを再度溶解させ、Agilent 1100Series Wellプレートサンプラーの中に設置した。出来たばかりの3%のH22水溶液14μlをペプチド混合物の入ったバイアルに移すことで、この区画の中で自動的にメチオニン酸化反応が進行した。この反応は30℃で恒常な温度で30分間進行し、その後、サンプルを直ちにRP−HPLCカラム上で注入した。一定の与えられた実験条件の下で、メチオニン−スルホキシド含有ペプチドは一般に、相当する一次フラクションの等量の時間に先立ち、7分〜1分の時間枠(表XIV参照)内で溶出し、8つのサブフラクションの形で回収された。Met−SO−ペプチドの回収の後、全ての同一番号のサブフラクションをプールし、(例えばラン2A(表XIV)についてはフラクション12.1、24.1、36.1及び48.1がプールされた)LC−MS/MS分析の前に完全に乾くまで乾燥させた。 The dried fraction was redissolved in 70 μl of 1% TFA in water and placed in an Agilent 1100 Series Well plate sampler. By transferring 14 μl of freshly made 3% aqueous H 2 O 2 solution to a vial containing the peptide mixture, the methionine oxidation reaction proceeded automatically in this compartment. The reaction proceeded for 30 minutes at a constant temperature at 30 ° C., after which the sample was immediately injected onto an RP-HPLC column. Under certain given experimental conditions, methionine-sulfoxide-containing peptides generally elute within a time frame of 7 min to 1 min (see Table XIV) prior to the equivalent time of the corresponding primary fraction, 8 Recovered in the form of two subfractions. After recovery of the Met-SO-peptide, all sub-fractions of the same number are pooled (eg, fractions 12.1, 24.1, 36.1 and 48.1 are pooled for run 2A (Table XIV)). D) Completely dried before LC-MS / MS analysis.

1回の二次ランのプールされ乾燥されたサブフラクション中に存在するペプチドを、アセトニトリル/水(体積比で2/98)の混合物中の0.1%のギ酸20μl(溶媒A)の中で溶解させ、そのうち10μlを、CapLCシステム(Micromass UK Limited, Cheshire, UK)を用いて、20μl/分の溶媒Aの流量(合計投入時間5分)で、I.D.O.3mm×5mmのトラッピングカラム(Pep Map, LC Packings, Amsterdam, オランダ)上に自動的に注入した。ストリームバルブを切換えることにより、タッピングカラムを、注入サイクルと同時に開始される2成分溶媒勾配でバックフラッシュし、それによってナノ規模の逆相C18カラム(I.D. 0.75×150mmのPepmapTMカラム、LC Packings)上にサンプルをかける。5μl/分の恒常流で溶媒送達システムをランさせ、1/25のフロースプリッタを用いて、ナノ−カラムの中に200nl/分の溶媒を導いた。25分で適用した0%〜100%の溶媒B勾配を用いて固定相からペプチドを溶出した。ナノカラムの出口は、Q−TOF質量分析(Micromass UK Lmited, Cheshire, UK)の入口の前に設置された金属コーティングされた溶融シリカの遠位PicoTipTM針(PicoTipTMFS360−20−10−D−C7,New Objective, Inc., Woburn, MA, USA)に連結した。ストリームバルブを切換えてから15分後に、Q−TOF質量分析での自動的データ依存回収を開始した。回収パラメータは、2重及び3重に荷電したイオンのみがフラグメント化のために選択されるような形で選択された。注入サイクルの開始から51分後にストリームバルブを切換え戻した。 Peptides present in the pooled and dried sub-fraction of a single secondary run were dissolved in 20 μl of 0.1% formic acid (solvent A) in a mixture of acetonitrile / water (2/98 by volume). 10 μl of this was trapped using a CapLC system (Micromass UK Limited, Cheshire, UK) at a flow rate of 20 μl / min of solvent A (total charge time 5 minutes), IDO 3 mm × 5 mm trapping. Automatically injected onto the column (Pep Map, LC Packings, Amsterdam, Netherlands). By switching the stream valve, the tapping column is backflushed with a binary solvent gradient that starts simultaneously with the injection cycle, thereby allowing a nanoscale reverse phase C18 column (ID 0.75 × 150 mm Pepmap column). , LC Packings). The solvent delivery system was run at a constant flow of 5 μl / min and 200 nl / min of solvent was directed into the nano-column using a 1/25 flow splitter. Peptides were eluted from the stationary phase using a 0-100% solvent B gradient applied at 25 minutes. The outlet of the nanocolumn is a metal-coated fused silica distal PicoTip needle (PicoTip FS360-20-10-D-) installed in front of the inlet of Q-TOF mass spectrometry (Micromass UK Lmited, Cheshire, UK). C7, New Objective, Inc., Woburn, MA, USA). Fifteen minutes after switching the stream valve, automatic data dependent recovery in Q-TOF mass spectrometry was started. Recovery parameters were selected in such a way that only double and triple charged ions were selected for fragmentation. The stream valve was switched back 51 minutes after the start of the injection cycle.

各LC−MS/MSラン内で得たCIDスペクトルを、MicromassのMasslynxソフトウェア(バージョン3,4)から入手したProteinlynxを用いてMascot受容可能フォーマット(pkl−フォーマット)に自動的に変換させた。Mascotアルゴリズムを用いたSWISSPROT(リリース40,10)ヒト配列のみを含む局所的に記憶されたデータベース内でのタンパク質同定のためにCID−ピークリストを使用した。以下の探索パラメータを使用した:酵素;トリプシン、分割欠落最大数:2、固定的修飾:無し、可変的修飾:酸化(M),pyro-Glu(N末端E及びQ),ペプチド許容誤差:0.3Da,MS/MS許容誤差:0.25Da及びペプチド電荷;2+又は3+。同定されたペプチドの最終リストを得るため、Mascotからの結果セットのバッチ処理を行なった。Mascotにより第1位にランク付けされたペプチドのみを保ち、同一性又は相同性閾値より評点の低いペプチドは廃棄した。   The CID spectra obtained within each LC-MS / MS run were automatically converted to Mascot acceptable format (pkl-format) using Proteinlynx obtained from Micromass Masslynx software (versions 3 and 4). The CID-peak list was used for protein identification in a locally stored database containing only SWISSPROT (Release 40, 10) human sequences using the Mascot algorithm. The following search parameters were used: enzyme; trypsin, maximum number of missing partitions: 2, fixed modification: none, variable modification: oxidation (M), pyro-Glu (N-terminal E and Q), peptide tolerance: 0 .3 Da, MS / MS tolerance: 0.25 Da and peptide charge; 2+ or 3+. To obtain a final list of identified peptides, batch processing of the result set from Mascot was performed. Only the peptides ranked first by Mascot were kept, and those with lower scores than the identity or homology threshold were discarded.

表XVには、2回の二次ランで8個の一次フラクションからソートされたメチオニン−スルホキシド含有ペプチドを分析することにより得られた結果が提示されている。フラグを立てたペプチドを配列決定するために合計16のLC−MS/MS分析が実施された。MASCOTデータベース検索アルゴリズムを用いて、少なくとも1つのMet−SO−残基を含む201個のペプチドを同定した。いくつかのフラグを立てたペプチド特に、アクチン及びミオシンといったようなきわめて存在度の高い血小板RPが連続するサブフラクションの中に存在し、これは、データ「クリーニング」の時点で98個の特有のMetSO−ペプチドを保留することができたという事実を説明している。これらのMetSO−ペプチドは74個の異なるタンパク質に対応していた(表XV参照)。ミオシン、アルファ−アクチン、タリン、ダインキュリン及びアクチンといったような既知の存在度の高い血小板タンパク質のいくつかを多数のペプチドによって同定したが、大部分のタンパク質は、1つのペプチド配列のみを用いて同定することができた。これらのタンパク質のいくつかは、そのサイズが大きいことから(例えばタリン(分子量270kDa)及びミオシンの重鎖(分子量226kDa)、2−Dゲル上ではほとんど検出されない、という点を強調しておくことが重要である。   Table XV presents the results obtained by analyzing methionine-sulfoxide-containing peptides sorted from 8 primary fractions in 2 secondary runs. A total of 16 LC-MS / MS analyzes were performed to sequence the flagged peptides. A MASCOT database search algorithm was used to identify 201 peptides containing at least one Met-SO-residue. Several flagged peptides, especially highly abundant platelet RPs such as actin and myosin, are present in successive subfractions, which represent 98 unique MetSOs at the time of data “cleaning”. Explains the fact that the peptide could be withheld. These MetSO-peptides corresponded to 74 different proteins (see Table XV). Several of the known high-abundance platelet proteins such as myosin, alpha-actin, talin, dyneculin, and actin have been identified by a number of peptides, but most proteins are identified using only one peptide sequence I was able to. It should be emphasized that some of these proteins are large in size (eg talin (molecular weight 270 kDa) and myosin heavy chain (molecular weight 226 kDa), which are rarely detected on 2-D gels. is important.

プロテオーム分析のための我々のソーティング技術のダイナミックレンジは、この制限されたデータセットの中ですでに明白である。例えば、ras関連のタンパク質といったような2−Dゲル上で検出するのが困難な存在度の低いタンパク質が、恐らくはこれらの細胞内で少なくとも1000倍存在度が高いアクチン、チューブリン、トロポミオシン、タリン及びミオシンといったようなきわめて存在度の高いタンパク質の次に同定される。重要なことに、これらのタンパク質の5つの異なるイソ型(RAC1−HUMAN、RALA−HUMAN、RAPB−HUMAN、RB5A−HUMAN及びRB5B−HUMAN)が同定され(表XV)、そのうちの1つRB5A−HUMANは2つの異なるフラグを立てたペプチドでさえ同定された。   The dynamic range of our sorting technique for proteome analysis is already evident in this limited data set. For example, low-abundance proteins that are difficult to detect on 2-D gels, such as ras-related proteins, are probably actin, tubulin, tropomyosin, talin and at least 1000-fold higher in these cells. It is identified next to highly abundant proteins such as myosin. Importantly, five different isoforms of these proteins (RAC1-HUMAN, RALA-HUMAN, RAPB-HUMAN, RB5A-HUMAN and RB5B-HUMAN) have been identified (Table XV), one of which is RB5A-HUMAN Was identified even with two differently flagged peptides.

2−Dゲル上で検出するのが困難であるタンパク質のクラスの1つは、疎水性タンパク質である。我々の制限された血小板プロテオームの中に、我々は、その疎水性のため通常は2−Dゲル上でほとんど検出されないLIM及びSH3ドメインタンパク質1(GRAVY値−1.02)、カルメニン前駆体(GRAVY値−1.01)及びモエシン(GRAVY値−0.98)といったような疎水性の非常に高いタンパク質を同定した。   One class of proteins that are difficult to detect on 2-D gels are hydrophobic proteins. Among our restricted platelet proteomes, we have found that LIM and SH3 domain protein 1 (GRAVY value -1.02), carmenin precursor (GRAVY), which is usually hardly detected on 2-D gels due to its hydrophobicity Proteins with very high hydrophobicity, such as value -1.01) and moesin (GRAVY value -0.98) were identified.

例21: ヒト血小板のプロテオームのアセチル化されたアミノ末端アルギニンエンディングペプチド
出発物質として、例20で調製された通りの細胞質ゾル及び膜骨格調製物を使用した。遠心分離真空濃縮機の中で、1.5mlの脱塩タンパク質混合物(約9mg又は300nmolの合計タンパク質材料推定量)を約1mlまで乾燥させた。このタンパク質混合物に対し、4Mの最終濃度となるまで固体塩酸グアニジニウムを添加した。この混合物にn−プロパノール中の0.5%のトリブチルホスフィン40μlを付加し周囲温度で30分間インキュベートすることによって、タンパク質を還元した。調製されたばかりの40nmol/μlのヨードアセタミド溶液188μlを還元したタンパク質混合物に添加し、暗所で37℃で90分間タンパク質をアルキル化した。タンパク質溶液を合計体積1.5mlまで水で希釈し、その後この混合物500μlをNAPTM−5カラム(Amersham Pharmacia Biotech)上で脱塩し、250mMの塩酸グアニジニウムを含むpH7.9の250mMのトリス・HCl1mlを回収した。この脱塩タンパク質混合物を、真空乾燥によりその体積の半分まで濃縮させ、水浴で5分間沸とうさせ、10分間氷上に置き、その後、10μgのトリプシン(Promegaからの配列決定グレードの修飾されたトリプシン)を添加した。37℃の恒常な温度で一晩タンパク質分解消化を進行させ、TFAによる酸性化により停止させた。
Example 21: Human platelet proteome acetylated amino-terminal arginine ending peptide As starting material, cytosolic and membrane scaffold preparations as prepared in example 20 were used. In a centrifugal vacuum concentrator, 1.5 ml of the desalted protein mixture (about 9 mg or an estimated amount of 300 nmol total protein material) was dried to about 1 ml. To this protein mixture, solid guanidinium hydrochloride was added to a final concentration of 4M. Protein was reduced by adding 40 μl of 0.5% tributylphosphine in n-propanol to this mixture and incubating at ambient temperature for 30 minutes. 188 μl of freshly prepared 40 nmol / μl iodoacetamide solution was added to the reduced protein mixture and the protein was alkylated for 90 minutes at 37 ° C. in the dark. The protein solution is diluted with water to a total volume of 1.5 ml, after which 500 μl of this mixture is desalted on a NAP -5 column (Amersham Pharmacia Biotech) and 1 ml of 250 mM Tris.HCl, pH 7.9, containing 250 mM guanidinium hydrochloride. Was recovered. The desalted protein mixture is concentrated to half its volume by vacuum drying, boiled in a water bath for 5 minutes, placed on ice for 10 minutes, then 10 μg trypsin (sequencing grade modified trypsin from Promega) Was added. Proteolytic digestion was allowed to proceed overnight at a constant temperature of 37 ° C. and stopped by acidification with TFA.

あらゆる不溶性材料を除去するための遠心分離の後、得られたペプチド混合物を逆相HPLCカラム(4.6I.D.×250mmのRP−HPLC C18カラム、Vydac Separations Group)上で分離した。カラム上にサンプルを注入した後、アセトニトリルの漸増濃度勾配を用いてペプチド混合物をフラクション化した。まず最初に、Waters Gradient ControllerとWaters Model510溶媒ポンプを用いて1ml/分の恒常流で5分間、0.1%の水中TFA(Baker HPLC分析済み)(溶媒A)でカラムを洗い流した。その後、70分にわたり0.1%の水中TFA(100%溶媒B)中の70%のアセトニトリル(Baker HPLC分析済み)までの線形勾配(したがって分あたり1%のアセトニトリル増加)を用いて、RPカラムからペプチドを溶出した。最終工程で、カラムを徹底的に溶媒Bで洗い流し、次のサンプル注入に先立ち溶媒Aで再度平衡化した。(0%の溶媒Bに対応する)2分と(87.1%の溶媒Bと61%のアセトニトリルに対応する)66分の間で溶出するペプチドを、各4mlの16個の一次フラクションの形で回収した。   After centrifugation to remove any insoluble material, the resulting peptide mixture was separated on a reverse phase HPLC column (4.6 ID x 250 mm RP-HPLC C18 column, Vydac Separations Group). After injecting the sample onto the column, the peptide mixture was fractionated using an increasing concentration gradient of acetonitrile. First, the column was washed with 0.1% TFA in water (Baker HPLC analysis) (solvent A) for 5 minutes with a constant flow of 1 ml / min using a Waters Gradient Controller and a Waters Model 510 solvent pump. Then, using a linear gradient to 70% acetonitrile (Baker HPLC analyzed) in 0.1% TFA in water (100% solvent B) over 70 minutes (and thus 1% acetonitrile increase per minute), the RP column The peptide was eluted from. In the final step, the column was thoroughly rinsed with solvent B and re-equilibrated with solvent A prior to the next sample injection. The peptide eluting between 2 minutes (corresponding to 0% solvent B) and 66 minutes (corresponding to 87.1% solvent B and 61% acetonitrile) is formed into 16 ml of 16 primary fractions of 4 ml each. It was collected at.

遠心分離真空濃縮機の中で完全に乾くまで全ての一次フラクションを乾燥させ、pH9.0の50mMのホウ酸ナトリウム1mlの中で再度溶解させた。各々の一次フラクションについて、ペプチド混合物の半分を使用して、0.1Mの2,4,6−トリニトロベンゼンスルホン酸水溶液(TNBS)(Sigma)3μlを添加することでペプチドをその遊離アミノ基においてブロックし、一方残りの半分を対照として使用した。反応は37℃で60分間進行させ、その後0.1MのTNBSをさらに3μl添加し、再び37℃で60分間インキュベートした。500μlの酢酸エチル(水で平衡化されたもの)で大部分のTNB−ペプチドならびにTNBSの反応副産物(例えばピクリン酸塩)を抽出した。この抽出手順を2回くり返した。N末端ブロックされた(アセチル化された)リシンを含まないアルギニンエンディングペプチドを含む水相を、真空下で乾燥させた。上述の通り、TNBS−修飾反応は、遊離アミノ基を伴う残りの少量のペプチドが反応できるようにするべく、2度目にくり返される。乾燥した生成物を溶媒A中で溶解させ、各500μlの合計15のサブフラクションの形で7.5分(もとの一次フラクションの回収の開始より2分前に始まる)の合計ウインドウ内でペプチドが回収された二次ランに付す。各々のサブフラクションを乾燥させ、水中アセトニトリル混合物(体積比で2/98)中の0.1%のギ酸20μl中で再度溶解させ(そのうち10μlはLC−MS/MS分析のために用いられた)、例19及び20で記述された通りにタンパク質の同定のために使用した。   All primary fractions were dried in a centrifugal vacuum concentrator until completely dry and redissolved in 1 ml of 50 mM sodium borate, pH 9.0. For each primary fraction, half of the peptide mixture is used to block the peptide at its free amino group by adding 3 μl of 0.1 M aqueous 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS) (Sigma). While the other half was used as a control. The reaction was allowed to proceed for 60 minutes at 37 ° C., after which an additional 3 μl of 0.1 M TNBS was added and incubated again at 37 ° C. for 60 minutes. Most of the TNB-peptide as well as the reaction byproducts of TNBS (eg, picrate) were extracted with 500 μl of ethyl acetate (equilibrated with water). This extraction procedure was repeated twice. The aqueous phase containing the arginine ending peptide without N-terminal blocked (acetylated) lysine was dried under vacuum. As described above, the TNBS-modification reaction is repeated a second time to allow the remaining small amount of peptide with a free amino group to react. The dried product is dissolved in solvent A and the peptides within a total window of 7.5 minutes (starting 2 minutes before the start of recovery of the original primary fraction) in the form of 500 μl each of a total of 15 subfractions. Is attached to the recovered secondary run. Each sub-fraction was dried and redissolved in 20 μl of 0.1% formic acid in a mixture of acetonitrile in water (2/98 by volume) (of which 10 μl was used for LC-MS / MS analysis) Used for protein identification as described in Examples 19 and 20.

MASCOTベースのデータベース検索に関しては、以下の探索パラメータを使用した:酵素:トリプシン、分割欠落最大数:2固定的修飾:無し、可変的修飾:アセチル化(N末端)、酸化(M),pyro-Glu(N末端E及びQ),ペプチド許容誤差:0.3Da、MS/MS許容誤差:0.25Da及びペプチド電荷:2+又は3+。同定されたペプチドの最終リストを得るため、Mascotからの結果セットのバッチ処理を行なった。MASCOTにより第1位にランク付けされその同一性及び/又は相同性閾値を満たしたペプチドのみが留保され、その対応する前駆体ペプチドと共に表XVIで組合されている。予想された通り、アルギニン残基で終わる天然にブロックされた(アセチル化された)N−末端ペプチドの次に、ピログルタミン酸で出発しかつ、プロリン残基で始まるペプチドもソートされる。前者は、環状ブロッキング残基の形成に起因し、一方N末端プロリンは、TNBSと反応しない第2級アミンを形成する。   For MASCOT-based database searches, the following search parameters were used: enzyme: trypsin, maximum number of missing divisions: 2 fixed modification: none, variable modification: acetylation (N-terminal), oxidation (M), pyro- Glu (N-terminal E and Q), peptide tolerance: 0.3 Da, MS / MS tolerance: 0.25 Da and peptide charge: 2+ or 3+. To obtain a final list of identified peptides, batch processing of the result set from Mascot was performed. Only the peptides ranked first by MASCOT and meeting their identity and / or homology threshold are retained and combined in Table XVI with their corresponding precursor peptides. As expected, the naturally blocked (acetylated) N-terminal peptide ending with an arginine residue is followed by peptides starting with pyroglutamic acid and starting with a proline residue. The former results from the formation of a cyclic blocking residue, while the N-terminal proline forms a secondary amine that does not react with TNBS.

同定されたペプチドに加えて、我々は、MASCOTデータベース検索アルゴリズムを用いたSWISSPROTデータベースにおいて明白な同定を導かなかったMS/MS−スペクトルからの183の新たに誘導されたペプチド配列タグのリストを提示している(表XVII)。誘導されたタグの大部分はBLAST及びFASTAといったような相同性ベースの探索用ツールである。それらは、対応する配列が入手可能な配列データベース内に列挙されていないデータであるようなタンパク質のアセチル化されたN末端ペプチドを表わしている確率が最も高いと思われる。   In addition to the identified peptides, we present a list of 183 newly derived peptide sequence tags from the MS / MS-spectrum that did not lead to obvious identification in the SWISSPROT database using the MASCOT database search algorithm. (Table XVII). Most of the derived tags are homology-based search tools such as BLAST and FASTA. They are most likely to represent the acetylated N-terminal peptide of the protein such that the corresponding sequence is data not listed in the available sequence database.

例22: ヒト血小板抽出物中に存在するタンパク質のNH2末端ペプチドの単離に基づく制限されたプロテオーム分析
先行例とは対照的に、我々は、ここでは、ブロックされたアミノ末端をもつもの及びフリーアミノ末端をもつものを含めた、サンプル中に存在するタンパク質のNH2末端同定ペプチドを単離し、タンパク質同定のために使用できるような形で、改変化学(alternation chemistry)を修正した。
Example 22: In contrast to the limited proteome analysis related example is based on the isolation of NH 2 -terminal peptides of the proteins present in human platelet extracts, we here, those having an amino-terminal blocked and The NH 2 -terminal identification peptides of proteins present in the sample, including those with a free amino terminus, were isolated and modified in alternation chemistry so that they could be used for protein identification.

出発材料として、我々は、例20及び21で調製された通りのヒト血小板の細胞質ゾル及び膜骨格調製物を使用した。遠心真空濃縮器の中で500μlの脱塩タンパク質混合物(推定量約3mg)を約400μlまで濃縮した。このタンパク質混合物に対し、4Mの最終濃度になるまで、塩酸グアニジニウムを添加した。周囲温度で30分間トリブチルホスフィン(n−プロパノール中の新鮮な0.5%溶液14μl)を加えることでタンパク質を還元した。調製したばかりのH2O中の40nmol/μlのヨードアセタミド溶液62.5μlを還元したタンパク質混合物に添加し、暗所にて37℃で90分間タンパク質をアルキル化した。その後、この混合物をNAPTM−5カラム(Amersham Pharmacia Biotech)上で脱塩し、1Mの塩酸グアニジンを含有するpH8.0で緩衝された250mMのリン酸ナトリウム1ml中で回収した。この体積を、遠心真空濃縮器の中で半分まで濃縮した。固体スルフォール−ヒドロキシスクシンイミドアセテートを50倍のモル過剰分だけ添加しこの混合物を室温で90分間インキュベートすることにより、α−及びε−アミンの両方をアセチル化した。1μlのヒドロキシルアミンをタンパク質反応混合物に添加することによって、ヒドロキシル及びCOOH基の可能なアセチル化を逆転させた。タンパク質分解に先立ち、NAPTM−5カラム上にタンパク質混合物を脱塩させ、250mMの塩酸グアニジンを含有する合計1mlのpH7.9の50mMのトリス・HClの形で回収した。この脱塩したタンパク質混合物を真空乾燥によりその体積の2分の1まで濃縮し、水浴中で5分間沸とうさせ、10分間氷上に置き、その後10μgのトリプシン(Promegaからの配列決定グレードの修飾されたトリプシン)を添加した。37℃の恒常な温度で一晩タンパク質分解消化を続け、TFAによる酸性化により停止した。 As starting material we used cytosolic and membrane scaffold preparations of human platelets as prepared in Examples 20 and 21. In a centrifugal vacuum concentrator, 500 μl of the desalted protein mixture (estimated amount about 3 mg) was concentrated to about 400 μl. To this protein mixture, guanidinium hydrochloride was added to a final concentration of 4M. The protein was reduced by adding tributylphosphine (14 μl of a fresh 0.5% solution in n-propanol) for 30 minutes at ambient temperature. 62.5 μl of a 40 nmol / μl iodoacetamide solution in freshly prepared H 2 O was added to the reduced protein mixture and the protein was alkylated for 90 minutes at 37 ° C. in the dark. The mixture was then desalted on a NAP -5 column (Amersham Pharmacia Biotech) and recovered in 1 ml of 250 mM sodium phosphate buffered at pH 8.0 containing 1 M guanidine hydrochloride. This volume was concentrated in half in a centrifugal vacuum concentrator. Both α- and ε-amines were acetylated by adding a 50-fold molar excess of solid sulfol-hydroxysuccinimide acetate and incubating the mixture for 90 minutes at room temperature. The possible acetylation of hydroxyl and COOH groups was reversed by adding 1 μl of hydroxylamine to the protein reaction mixture. Prior to proteolysis, the protein mixture was desalted onto a NAP -5 column and recovered in the form of a total of 1 ml of 50 mM Tris.HCl, pH 7.9, containing 250 mM guanidine hydrochloride. The desalted protein mixture is concentrated by vacuum drying to half its volume, boiled in a water bath for 5 minutes, placed on ice for 10 minutes, and then 10 μg trypsin (sequencing grade modified from Promega). Added trypsin). Proteolytic digestion was continued overnight at a constant temperature of 37 ° C. and stopped by acidification with TFA.

アセチル化されたアミノ末端ペプチドについてのソーティングプロセスを、例21に記述されているものと同一の条件下で同じRP−HPLCカラム上で実施した。表XVIII内に示されているのは、2つの一次フラクション(9及び10)からソートされたアミノ末端ペプチドのLC−MS/MS分析の後に得られた結果である。これは、合計フラクション数の1/8を占める。ここでもまた、フラグメント化されたペプチドを同定するためにMASCOTアルゴリズムを用い、パラメータはここで、リシン残基のアセチル化が付加的な可変的修飾であったことを除き、例21に記述されているものと同じようにセットされた。   The sorting process for the acetylated amino terminal peptide was carried out on the same RP-HPLC column under the same conditions as described in Example 21. Shown in Table XVIII are the results obtained after LC-MS / MS analysis of amino-terminal peptides sorted from the two primary fractions (9 and 10). This accounts for 1/8 of the total number of fractions. Again, the MASCOT algorithm was used to identify fragmented peptides and the parameters are now described in Example 21, except that acetylation of lysine residues was an additional variable modification. Set in the same way as

この部分的プロテオーム分析(分析可能な全材料の12.5%のみが使用された)は、同定可能な26個の異なるタンパク質を生み出した(表XVIII参照)。興味深いことに、アクチンといったような主要タンパク質が、キナーゼ又はホスファターゼといったような低存在度のもの及び必須膜タンパク質であることが予測されているDAD−1 タンパク質といったような疎水性タンパク質の次に同定される。さらに、例21の場合と同様、我々は、MASCOTアルゴリズムを用いていかなる同定をも導かなかったものの解釈可能なフラグメント化スペクトルを与えた一定数のペプチドイオンを分析した。これらのスペクトルは、新たに解釈されたが、得られた48のペプチド配列タグ(表XIX中に示されている)は、FASTA及びBLASTといったような配列相同性ベースのデータベース検索ツールを用いた明白な同定を全く導かなかった。我々はこれらの配列が、データベース内でまだ利用可能でない配列をもつ新規のタンパク質を表わしていると仮定している。   This partial proteomic analysis (only 12.5% of all analyzable material was used) yielded 26 distinct proteins that could be identified (see Table XVIII). Interestingly, major proteins such as actin are identified next to hydrophobic proteins such as DAD-1 protein, which are predicted to be of low abundance such as kinases or phosphatases and essential membrane proteins. The Furthermore, as in Example 21, we analyzed a certain number of peptide ions that did not lead to any identification using the MASCOT algorithm but gave an interpretable fragmentation spectrum. These spectra were newly interpreted, but the resulting 48 peptide sequence tags (shown in Table XIX) were revealed using sequence homology-based database search tools such as FASTA and BLAST. Did not lead to any identification. We assume that these sequences represent novel proteins with sequences that are not yet available in the database.

例23: 複合混合物内のタンパク質のCOOH−末端ペプチドの特異的単離
手順は、ヨードアセトアミド又は当該分野で既知の類似のSH−特異的試薬でのタンパク質システインの変換から始まる。次にタンパク質混合物をトリプシンで消化して、タンパク質ペプチド混合物を生成させる。その後、タンパク質のCOOH末端部分から誘導されたペプチドのCOOH末端及びペプチドの終わりにあるArg及びLysのCOOH基を含めた全てのCOOH基とエステルを、またチロシンとエーテルを形成するジアゾ誘導体で、この全ペプチド混合物を処理する。
Example 23: Specific isolation of COOH-terminal peptides of proteins in complex mixtures The procedure begins with the conversion of protein cysteines with iodoacetamide or similar SH-specific reagents known in the art. The protein mixture is then digested with trypsin to produce a protein peptide mixture. Thereafter, all the COOH groups and esters, including the COOH terminus of the peptide derived from the COOH terminal portion of the protein and the Arg and Lys COOH groups at the end of the peptide, and diazo derivatives forming tyrosine and ether, Process the entire peptide mixture.

これらの予め処理されたペプチドを次に通常の又は逆相のクロマトグラフィーにより分離し、溶出するペプチドを、回収されたフラクションの各々の中で二次ラン中の非改変ペプチドからの改変されたペプチドの分離を可能にするような数のフラクションの形で回収する。各々のフラクション内でトリプシンが添加されArg及びLys残基においてエステルを逆加水分解する一方、一般にArg又はLys残基で構成されているタンパク質のCOOH末端にあるエステルを含めたその他のCOOHエステルは、トリプシンによって逆加水分解されない。それによって、COOH末端ペプチドを除く全てのトリプシンペプチドは改変され、二次ラン中にシフトする。それによってCOOH末端ペプチドは、それらが一次ラン中に溶出したのと同じ時間的間隔内で非改変ペプチドとして二次ラン内で回収される。   These pre-treated peptides are then separated by conventional or reverse phase chromatography and the eluted peptides are modified peptides from unmodified peptides in the secondary run in each of the collected fractions. Are recovered in the form of a number of fractions so as to allow separation. While trypsin is added in each fraction to reverse hydrolyze the ester at the Arg and Lys residues, other COOH esters, including esters at the COOH terminus of proteins that are generally composed of Arg or Lys residues, It is not reverse hydrolyzed by trypsin. Thereby all the tryptic peptides except the COOH terminal peptide are modified and shifted into the secondary run. COOH-terminal peptides are thereby recovered in the secondary run as unmodified peptides within the same time interval as they eluted during the primary run.

ジアゾ誘導体候補は、非常に反応性があり毒性のジアゾメタン又はフェニルジアゾメタン又はより理想的には不揮発性でより安定した、水溶性のジアゾ誘導体でありうる。これらの化合物は全て、COOH基とその対応するエステルまで、また、フェノール基と対応するエーテルまで反応する。   Candidate diazo derivatives can be highly reactive and toxic diazomethane or phenyldiazomethane or more ideally non-volatile and more stable water-soluble diazo derivatives. All of these compounds react to the COOH group and its corresponding ester, and to the phenol group and the corresponding ether.

Arg又はLys COOH基のエステルは、トリプシンの基質であり、対応するペプチド結合と類似の形で加水分解される。   Esters of Arg or Lys COOH groups are trypsin substrates that are hydrolyzed in a manner similar to the corresponding peptide bond.

COOH−末端Lysのベンゾイルエステルの加水分解反応は、スキーマ(xi)に描かれている。   The hydrolysis reaction of the COOH-terminal Lys benzoyl ester is depicted in schema (xi).

Figure 0004300029
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略号
2D: 2次元
CAD: 衝突活性化解離
DTT: ジチオトレイトール
EST: 電気スプレーイオン化
EST: 発現された配列タグ
FTMS: フーリエ変換質量分析法
ICAT: 同位体コードされた親和性タグ
ID−ペプチド: 同定ペプチド
IPG: 固定化されたpH勾配
ITC: イソチオシアネート
LC: 液体クロマトグラフィー
LC−MS/MS: 液体クロマトグラフィー及びタンデムMS
MALDI−RETOF−MS: MALDI−リフレクトロンTOF−MS
MALDI−TOF−MS: マトリクス支援レーザー脱離イオン化−飛行時間型−質量分析法
Met−SO: メチオニン−スルホキシド
MS/MS: タンデムMS
MS: 質量分析法
MW: 分子量
PI: 等電点
PITC: フェニルイソチオシアネート
PMF: ペプチド質量ファンガープリント
PSD: ポストソース分解
PTC: フェニルチオカルバミル
RP−HPLC: 逆相高速液体クロマトグラフィー
SDS: ドデシル硫酸ナトリウム
TFA: トリフルオロ酢酸
Abbreviations 2D: Two-dimensional CAD: Collision-activated dissociation DTT: Dithiothreitol EST: Electrospray ionization EST: Expressed sequence tag FTMS: Fourier transform mass spectrometry ICAT: Isotope-coded affinity tag ID-peptide: Identification Peptide IPG: immobilized pH gradient ITC: isothiocyanate LC: liquid chromatography LC-MS / MS: liquid chromatography and tandem MS
MALDI-RETOF-MS: MALDI-Reflectron TOF-MS
MALDI-TOF-MS: Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization-Time of Flight-Mass Spectrometry Met-SO: Methionine-Sulphoxide MS / MS: Tandem MS
MS: Mass Spectrometry MW: Molecular Weight PI: Isoelectric Point PITC: Phenyl Isothiocyanate PMF: Peptide Mass Fanger Print PSD: Post Source Decomposition PTC: Phenylthiocarbamyl RP-HPLC: Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography SDS: Sodium Dodecyl Sulfate TFA: trifluoroacetic acid


表I 微量アミノ酸が欠如した予測されたタンパク質の百分率。全ての種のタンパク質配列は、SwissProt, バージョン39から抽出された。Met(−開始)は、開始メチオニンが除去された後に得られた数を意味する。
Table I Predicted protein percentage lacking trace amino acids. All species protein sequences were extracted from SwissProt, Version 39. Met (-onset) means the number obtained after the starting methionine has been removed.

Figure 0004300029
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表II: ペプチドソーターの原理は、フラグを立てたペプチドについて例示的に案出されている。フラクションは、ラン1において、X/2に等しい溶出ウインドウW1で単離される。タンパク質ペプチド混合物に由来する全てのペプチドの合計ラン1溶出ウインドウが20Xに等しい場合には、X/2のウインドウをもつ40のフラクション(第1のフラクション:0〜X/2;第2のフラクション:X/2〜X;第3のフラクション:X〜3X/2…)が回収される。フラグを立てたペプチド内の特異的アミノ酸の改変が疎水性分離カラム上で順方向シフトを誘発し、このシフトの値がX〜2Xの間で変動する場合、これは、δminについての値=X/2、δmax=5X/2、W1=X/2及びW3=7X/2)を暗に意味する。並列ソーターの一般的原理は、12のペプチド フラクションプールを生成する例により説明することができる。それによって一次クロマトグラフィーランの後、以下のフラクションをプールすることができる: フラクション1(0〜X/2)とフラクション13(6X〜13X/2)、25(12X〜25X/2)及び37(18X〜37X/2)。同様にして、フラクション2は、フラクション14、26及び28と共にプールされ;フラクション3はフラクション15、27及び39とプールされ;フラクション4はフラクション16、28及び40とプールされ;フラクション5はフラクション17及び29とプールされ;フラクション6はフラクション18及び30とプールされ;フラクション7はフラクション19及び31とプールされ、フラクション8はフラクション20及び32とプールされ;フラクション9はフラクション21及び33とプールされ;フラクション10は、フラクション22及び34とプールされ;フラクション11はフラクション23及び35とプールされ;フラクション12はフラクション24及び36と共にプールされる。12のプールはこのとき、少なくとも1つの選択されたアミノ酸上で、化学的及び/又は酵素的に改変される。表IIは、12のフラグを立てたペプチドプールの理論上のシフトの計算を含んでいる。   Table II: The principle of the peptide sorter has been devised by way of example for flagged peptides. The fraction is isolated in run 1 with an elution window W1 equal to X / 2. If the total run 1 elution window of all peptides derived from the protein peptide mixture is equal to 20X, then 40 fractions with X / 2 windows (first fraction: 0 to X / 2; second fraction: X / 2 to X; third fraction: X to 3X / 2 ...) is recovered. If a specific amino acid modification in the flagged peptide induces a forward shift on the hydrophobic separation column and the value of this shift varies between X and 2X, this is the value for δmin = X / 2, δmax = 5X / 2, W1 = X / 2 and W3 = 7X / 2). The general principle of the parallel sorter can be illustrated by an example of generating 12 peptide fraction pools. Thereby, after the primary chromatography run, the following fractions can be pooled: Fraction 1 (0-X / 2) and Fraction 13 (6X-13X / 2), 25 (12X-25X / 2) and 37 ( 18X-37X / 2). Similarly, fraction 2 is pooled with fractions 14, 26 and 28; fraction 3 is pooled with fractions 15, 27 and 39; fraction 4 is pooled with fractions 16, 28 and 40; fraction 5 is fractions 17 and Fraction 6 is pooled with fractions 18 and 30; fraction 7 is pooled with fractions 19 and 31; fraction 8 is pooled with fractions 20 and 32; fraction 9 is pooled with fractions 21 and 33; 10 is pooled with fractions 22 and 34; fraction 11 is pooled with fractions 23 and 35; fraction 12 is pooled with fractions 24 and 36. The 12 pools are then chemically and / or enzymatically modified on at least one selected amino acid. Table II contains the theoretical shift calculations for the 12 flagged peptide pools.

Figure 0004300029
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表III: スルホキシド態様への酸化に起因するペプチドNH2−YSFVMTAEK−COOHの親水性シフト。1分あたり1%の線形勾配を用いて、異なる有機溶媒で溶出を実施した。緩衝液組成物は、トリフルオロ酢酸、pH5.7の酢酸アンモニウム又はギ酸のいずれかであった。カラムは毎回、C18の逆相カラム(内径4.6×2500mm)であった。酸化されたペプチド態様の保持時間は、分単位で表わされており(RtMET−OX(min))、シフトは、非酸化ペプチドとスルホキシドペプチドの間の分単位で表現されている。(Rt(min))。絶対溶出時間(RtMET−OX(min))は、システム内で用いられたイオンの性質に大きく左右され、シフトの範囲(Rt(min))は、有機修飾物質の性質により主として決定される。最強のシフトは、メタノールが有機修飾物質として用いられた場合に観察された。修飾物としてのエタノール又はアセトニトリルについては観察されなかった重大なピーク拡幅効果が存在したため、実際にはこれは使用されなかった。 Table III: hydrophilic shifts of peptide NH 2 -YSFVMTAEK-COOH due to oxidation to the sulfoxide embodiment. Elution was performed with different organic solvents using a linear gradient of 1% per minute. The buffer composition was either trifluoroacetic acid, ammonium acetate pH 5.7 or formic acid. The column was a C18 reverse phase column (inside diameter 4.6 × 2500 mm) each time. The retention time of the oxidized peptide embodiment is expressed in minutes (RtMET-OX (min) ) and the shift is expressed in minutes between the non-oxidized peptide and the sulfoxide peptide. (Rt (min) ). The absolute elution time (RtMET-OX (min) ) is highly dependent on the nature of the ions used in the system, and the range of the shift (Rt (min) ) is largely determined by the nature of the organic modifier. The strongest shift was observed when methanol was used as the organic modifier. This was not used in practice because there was a significant peak broadening effect that was not observed for ethanol or acetonitrile as a modification.

Figure 0004300029
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表IVA: 一次ランから誘導されたフラクションを組合せ、二次ランの間にフラクションを回収する様式。ラン番号(2A−2L)は、二次ランに与えられた番号を意味する。便宜上、第1の回収されたフラクションをn°10と呼ぶ(本文参照)。このフラクションは、一次ラン中にアセトニトリル勾配の開始後18分〜19分の間に溶出する。連続するフラクションは最高49まで番号付けされ、1分のフラクションを表わしている。   Table IVA: Mode of combining fractions derived from primary runs and collecting fractions between secondary runs. The run number (2A-2L) means the number given to the secondary run. For convenience, the first collected fraction is called n ° 10 (see text). This fraction elutes during the first run between 18 and 19 minutes after the start of the acetonitrile gradient. Consecutive fractions are numbered up to 49, representing fractions of 1 minute.

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表IVB: 三次ランにおける分離のための二次ランから誘導されたフラクションの組合せ様式。3A−3Dは三次ランに与えられた番号を意味する。色は、表IVAで使用されたものを意味する。   Table IVB: Combination mode of fractions derived from secondary runs for separation in tertiary runs. 3A-3D means the number given to the tertiary run. Color refers to that used in Table IVA.

Figure 0004300029
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表IVC: 三次ラン内での分離のための、二次ランから誘導されたフラクションの組合せ様式。ここでは、ギ酸が緩衝液系として用いられた場合の代替的なフラクション組合せ方法を示している(3′A−3′H)。フラクション番号内で用いているカラーコードは、表IVA及びIVBで使用されているものと同一である。   Table IVC: Combination mode of fractions derived from secondary runs for separation within tertiary runs. Here, an alternative fraction combination method when formic acid is used as the buffer system is shown (3'A-3'H). The color code used in the fraction number is the same as that used in Tables IVA and IVB.

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表V: 3カラム式ペプチドソーター(図12)を用いた、二次ラン内での分離のための一次ランから誘導されたフラクションの組合せ様式。2A−2Dは、二次ランを意味し、溶出するフラクションは、ESIベースの質量分析にオンライン接続されているか又は、MALDI−TOF−MSによるさらなる分析のために回収可能である。   Table V: Combination mode of fractions derived from the primary run for separation within the secondary run using a three column peptide sorter (Figure 12). 2A-2D means a secondary run and the eluting fraction is either online connected to ESI-based mass spectrometry or can be recovered for further analysis by MALDI-TOF-MS.

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表VII: 9カラム式ペプチドソーター(図13)を用いた、二次ラン内での分離のための一次ランから誘導されたフラクションの組合せ様式。2A−2Eは、二次ランを意味し、溶出するフラクションは、ESIベースの質量分析にオンライン接続されているか又は、MALDI−TOF−MSによるさらなる分析のために回収可能である。   Table VII: Combination mode of fractions derived from the primary run for separation within the secondary run using a 9 column peptide sorter (Figure 13). 2A-2E means a secondary run and the eluting fraction is either online connected to ESI-based mass spectrometry or can be recovered for further analysis by MALDI-TOF-MS.

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3カラム式ペプチドソーターの完全なラン中のバルブ動作
一次ランのフラクション10、22、34及び46をカラムI上に混合物としてかけ、フラクション14、26、38及び50をカラムII上に、フラクション18、30、及び42をカラムIII上にかける。各々の投入には1分かかると予想されている。次に、3本のカラムを10分間同時に、2%の溶媒Bで洗浄する。その後、2%の溶媒Bから55%の溶媒Bまで、線形勾配が開始し、この溶媒Bは、0.1%のTFAを添加した70%の水中アセトニトリルである。勾配は、一次ランでこれを使用した場合と同一である。バルブ開(+);バルブ閉(−)。バルブはa−i(高圧バルブ)及びj−o(低圧デッドボリュームバルブ)と番号付けされ、図12に示されている。投入、洗浄…を含む全ラン…
Valve operation during a complete run of a three column peptide sorter First fractions 10, 22, 34 and 46 are applied as a mixture on column I, fractions 14, 26, 38 and 50 are applied on column II, fractions 18, 30 and 42 are applied on column III. Each input is expected to take a minute. The three columns are then washed simultaneously with 2% solvent B for 10 minutes. A linear gradient then started from 2% solvent B to 55% solvent B, which is 70% acetonitrile in water with 0.1% TFA added. The slope is the same as if it were used in a primary run. Valve open (+); valve closed (-). The valves are numbered ai (high pressure valve) and jo (low pressure dead volume valve) and are shown in FIG. All runs including charging, cleaning ...

Figure 0004300029
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9カラム式ペプチドソーターにおけるバルブ設定例
システムAのバルブ設定の動作が記述されている。+:バルブ開; −:バルブ閉。一次ランのフラクション12をカラム1に、フラクション24をカラムIIに、フラクション36をカラムIIIにかける。分あたり1%の溶媒Bだけ増加する線形勾配が形成される。この勾配は、55%の溶媒Bまで増加する。改変されたペプチドは6分と9分の間(6−9)、18−21及び30−33の間で回収され、実線の棒で表わされている。バルブが示されている。a−gは高圧バルブであり、h−o及びp−rはデッドボリューム低圧バルブである。ラインは連結用チュービングを表わす。
Example of valve setting in a 9-column type peptide sorter The operation of valve setting in the system A is described. +: Valve open;-: Valve closed. Fraction 12 of the primary run is applied to column 1, fraction 24 is applied to column II, and fraction 36 is applied to column III. A linear gradient is formed that increases by 1% solvent B per minute. This gradient increases to 55% solvent B. The modified peptide was recovered between 6 and 9 minutes (6-9), 18-21 and 30-33 and is represented by solid bars. A valve is shown. a-g are high-pressure valves, and ho and pr are dead volume low-pressure valves. Lines represent connecting tubing.

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表X: 自動MS/MS分析と組合わされた三次ランにおける分離のための二次ランから誘導されたフラクションの組合せ様式。ラン3Lからの結果は、表11及び12及び本文中にさらに記されている。   Table X: Combination mode of fractions derived from secondary runs for separation in tertiary runs combined with automated MS / MS analysis. Results from Run 3L are further described in Tables 11 and 12 and in the text.

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表XI: E. coli タンパク質の同定を導く得られたMS/MS−スペクトルの数を示す表   Table XI: Table showing the number of MS / MS-spectrums obtained leading to the identification of E. coli proteins

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表XII: MetSOでソートされたペプチドについてのLC−MS/MS分析により同定されたタンパク質のリスト。タンパク質は、そのSwissProt入力名に従ってソートされる。   Table XII: List of proteins identified by LC-MS / MS analysis for MetSO sorted peptides. Proteins are sorted according to their SwissProt input name.

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表XIII: 未フラクション化の全ヒト血漿に対するトリプシン消化により、複合タンパク質ペプチド混合物を生成した。1マイクロリットルの血漿の当量を用いて、酸化によりMetペプチドをソートした。一次ランの…個のフラクションのうち2個のみをさらに分析した。これらのフラクション中の同定されたペプチド及び対応するタンパク質が列挙されている。(DB入力:http://wwwexpasy. Ch/sprotによって入手可)。   Table XIII: Complex protein peptide mixtures were generated by trypsin digestion on unfractionated whole human plasma. Met peptides were sorted by oxidation using an equivalent of 1 microliter of plasma. Only two of the ... fractions of the primary run were further analyzed. The identified peptides and corresponding proteins in these fractions are listed. (DB input: available at http: // wwwexpasy. Ch / sprot).

Figure 0004300029
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一定の与えられたクロマトグラフィー条件下で、二次ラン(第2カラム)の間にメチオニン含有ペプチドのソーティングのためにどの一次フラクション(その描かれた回収時間は第3欄に記されている)をプールできるかを示す概要。MetSO−ペプチドの回収のための溶出間隔は、最終欄に与えられている。ラン2A及び2Fで得られたMet−SOペプチドは、さらにタンパク質の同定に使用されるものであった(表XV参照)。   Which primary fraction for sorting of methionine-containing peptides during the secondary run (second column) under certain given chromatographic conditions (the depicted recovery time is given in column 3) An overview that shows if you can pool. The elution interval for recovery of MetSO-peptide is given in the last column. The Met-SO peptide obtained in Runs 2A and 2F was further used for protein identification (see Table XV).

表XV: 合計8個の一次フラクションから2回の二次ランにおいてソートされたMet−SOペプチドを分析することにより同定されたRP及びペプチドのリスト。この表で提示されている結果は、ソートされたMet−SOペプチドについての16回のLC−MS/MSランの後に得られた。タンパク質は、ヒト血小板のTriton可溶性フラクションから得られた。   Table XV: List of RPs and peptides identified by analyzing Met-SO peptides sorted in 2 secondary runs from a total of 8 primary fractions. The results presented in this table were obtained after 16 LC-MS / MS runs for sorted Met-SO peptides. The protein was obtained from the Triton soluble fraction of human platelets.

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表XVI: ヒト血小板細胞質ゾル及び膜骨格抽出物のトリプシン消化からのそのアセチル化されリシンを含まないN末端アルギニンエンディングペプチドの選択の後に同定されたタンパク質。同定されたペプチドは、次の3つの部分に分けられる:(1)天然にN末端ブロックされたペプチド、(2)(同じくタンパク質のN末端をカバーする)プロリンで始まるペプチドそして(3)(タンパク質ペプチド混合物の調製の副産物である)ピログルタミン酸で始まる内部ペプチド。   Table XVI: Proteins identified after selection of their acetylated lysine-free N-terminal arginine ending peptides from trypsin digestion of human platelet cytosol and membrane skeletal extracts. The identified peptides are divided into three parts: (1) naturally N-terminally blocked peptides, (2) peptides beginning with proline (also covering the N-terminus of the protein) and (3) (proteins An internal peptide starting with pyroglutamic acid, which is a byproduct of the preparation of the peptide mixture.

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表XVII: MASCOTといったようなMS/MS−ベースのデータベース検索ツールを用いたタンパク質の明白な同定を導かなかったソートされたアセチル化されたアルギニン含有無リシンアミノ末端ペプチド(例21)からのMS/MSスペクトルからの新たに誘導されたペプチド配列タグ。ペプチドがそこからソートされる一次フラクションが、ペプチドの質量及びN−>Cから誘導された配列タグ(m=メチオニンスルホキシド、x=割当てられていないアミノ酸)が、示されている。   Table XVII: MS / MS from sorted acetylated arginine-containing lysine amino-terminal peptides (Example 21) that did not lead to unambiguous identification of proteins using MS / MS-based database search tools such as MASCOT Newly derived peptide sequence tag from the spectrum. The primary fraction from which the peptides are sorted is shown the peptide mass and the sequence tag derived from N-> C (m = methionine sulfoxide, x = unassigned amino acid).

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表XVIIIA: そのN末端ペプチドの選択後に同定されたタンパク質。ヒト血小板細胞質ゾル及び膜骨格抽出物のトリプシン消化物の中で、2つの一次フラクションが分析された。A.同定されたタンパク質;B.利用可能なデータベース内で同定できなかった、MS/MSスペクトルから誘導された配列のリスト。   Table XVIIIA: Proteins identified after selection of their N-terminal peptides. Two primary fractions were analyzed in trypsin digests of human platelet cytosol and membrane skeletal extracts. A. Identified proteins; List of sequences derived from MS / MS spectra that could not be identified in the available database.

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表XIX: MASCOTといったような探索ツールを用いた明白な同定を導かなかったソートされたアミノ末端ペプチド(例22)からのMS/MSスペクトルからの新たに誘導されたペプチド配列(k=アセチル化されたリシン、x=割当てされていないアミノ酸)。   Table XIX: Newly derived peptide sequences from MS / MS spectra from sorted amino terminal peptides (Example 22) that did not lead to unambiguous identification using a search tool such as MASCOT (k = acetylated) Lysine, x = unassigned amino acid).

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直接的ペプチドソーティングプロセスを実証し、ソーティングプロセスを記述するために用いられる異なるパラメータを示す、図表である。(A)一次ランで分離された合計タンパク質ペプチド混合物;t3及びt4は、一定の与えられたフラクション(w1)について考慮された時間的間隔を表わす。(B)フラグを立てたペプチドは、δminとδmaxの間の親水性シフトを表示する。これらは、ウインドウw2内で時間的間隔t1及びt2の間で溶出する。(C)フラグを立てたペプチドはより疎水性の高いものであり、δ′とδ′maxの間で疎水性シフトを示し、ウインドウw2′の時間t5とt6の間で溶出する。FIG. 4 is a chart demonstrating the direct peptide sorting process and showing the different parameters used to describe the sorting process. (A) Total protein peptide mixture separated in the primary run; t3 and t4 represent the time interval considered for a given fraction (w1). (B) The flagged peptide displays a hydrophilic shift between δmin and δmax. They elute between time intervals t1 and t2 within window w2. (C) The flagged peptide is more hydrophobic and exhibits a hydrophobic shift between δ ′ and δ′max and elutes between time t5 and t6 in window w2 ′. 一次ランからの4つのフラクション(図1A)はプールされ、改変プロセスに付された。これらは、二次ランに付され、フラグを立てたペプチドはそれぞれt1とt2の間、t′1とt′2の間、t″1とt″2の間、そしてt″′1及びt″′2の間で溶出している。フラクションは、ソートされたペプチドが以前のフラクションからの未改変ペプチドとオーバラップしないような形で組合わされる。フラクションをプールすることにより、二次ランの数が削減される。Four fractions from the primary run (FIG. 1A) were pooled and subjected to the modification process. These are attached to the secondary run and the flagged peptides are between t1 and t2, between t′1 and t′2, between t ″ 1 and t ″ 2, and t ″ ′ 1 and t ″ ′ 2 is eluted. Fractions are combined in such a way that the sorted peptides do not overlap with unmodified peptides from previous fractions. By pooling fractions, the number of secondary runs is reduced. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. 30℃で30分間1%のTFA中の0.5%のH22での処理の前(下部トレース)及び後(上部トレース)のNH2−YSFVTAER−COOH(A)、NH2−YSFVTAER−COOH(B)及びNH2−YSFVTAER−COOH(C)のRP−HPLC分離の214nmのUV吸光度プロフィール。溶出する対照とH22処理されたペプチド(それぞれ下部トレース対上部トレース)のMALDI−RETOF−MSスペクトルが、図D−Fに示されている。NH 2 —YSFV M TAER-COOH (A), NH 2 before (lower trace) and after (upper trace) treatment with 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA for 30 minutes at 30 ° C. -YSFV C TAER-COOH (B) and NH 2 -YSFV W TAER-COOH UV absorbance profile of 214nm of RP-HPLC separation of (C). The MALDI-RETOF-MS spectra of the eluting control and H 2 O 2 treated peptides (lower trace vs. upper trace, respectively) are shown in Figures DF. (A)逆相C18HPLC−カラム上で分離されたペプチドNH2−YSFVCTAER−COOHの214nmのUV吸光度プロフィール。ペプチドは、アクリルアミドにより改変され、それに続いてそのS−プロピオンアミド−システインスルホキシド誘導体(下部トレース)へと酸化させられ、この誘導体は、同じHPLC条件下でランされた場合、未改変ペプチド(上部レース)に比べて約2分の親水性シフトを示している。TFA−アセトリニトリル系内のスルホキシド誘導体に典型的な密に移動する鏡像異性体ダブレットの存在に留意されたい。(B)ペプチドNH2−YSFVCTAER−COOHのS−プロピオンアミドシステインスルホキシド誘導体のMALDI−RETOF−MSスペクトル。システイン残基の改変された側鎖の急速な中性喪失から発生するフラグメントイオンは、青色で示され、これは、親ペプチド内の修飾されたペプチドの存在を同定するのに大いに役立つ。(A) UV absorbance profile of 214nm reversed phase C18HPLC- separated on column peptide NH 2 -YSFVCTAER-COOH. The peptide is modified with acrylamide and subsequently oxidized to its S-propionamide-cysteine sulfoxide derivative (bottom trace), which, when run under the same HPLC conditions, is unmodified peptide (top race). ) About 2 minutes of hydrophilicity shift. Note the presence of closely migrating enantiomeric doublets typical of sulfoxide derivatives within the TFA-acetonitrile system. (B) MALDI-RETOF-MS spectrum of the S-propionamide cysteine sulfoxide derivative of the peptide NH 2 -YSFVCTAER-COOH. Fragment ions arising from the rapid neutral loss of the modified side chain of cysteine residues are shown in blue, which greatly aids in identifying the presence of the modified peptide within the parent peptide. (A)逆相C18HPLC−カラム上で分離されたペプチドNH2−YSFVCTAER−COOHの214nmのUV吸光度プロフィール。ペプチドは、アクリルアミドにより改変され、それに続いてそのS−プロピオンアミド−システインスルホキシド誘導体(下部トレース)へと酸化させられ、この誘導体は、同じHPLC条件下でランされた場合、未改変ペプチド(上部レース)に比べて約2分の親水性シフトを示している。TFA−アセトリニトリル系内のスルホキシド誘導体に典型的な密に移動する鏡像異性体ダブレットの存在に留意されたい。(B)ペプチドNH2−YSFVCTAER−COOHのS−プロピオンアミドシステインスルホキシド誘導体のMALDI−RETOF−MSスペクトル。システイン残基の改変された側鎖の急速な中性喪失から発生するフラグメントイオンは、青色で示され、これは、親ペプチド内の修飾されたペプチドの存在を同定するのに大いに役立つ。(A) UV absorbance profile of 214nm reversed phase C18HPLC- separated on column peptide NH 2 -YSFVCTAER-COOH. The peptide is modified with acrylamide and subsequently oxidized to its S-propionamide-cysteine sulfoxide derivative (bottom trace), which, when run under the same HPLC conditions, is unmodified peptide (top race). ) About 2 minutes of hydrophilicity shift. Note the presence of closely migrating enantiomeric doublets typical of sulfoxide derivatives within the TFA-acetonitrile system. (B) MALDI-RETOF-MS spectrum of the S-propionamide cysteine sulfoxide derivative of the peptide NH 2 -YSFVCTAER-COOH. Fragment ions arising from the rapid neutral loss of the modified side chain of cysteine residues are shown in blue, which greatly aids in identifying the presence of the modified peptide within the parent peptide. メチオニン、システイン及びシステイン及びメチオニン含有ペプチドの合計のソーティングに使用される反応シーケンスの概覧。An overview of the reaction sequences used for sorting methionine, cysteine and the sum of cysteine and methionine containing peptides. NH2−末端ブロックされたペプチドのサブセットをソートする上での主要な工程の概略的説明。臨界アミノ酸残基が表わされている。R=Arg、K=Lys、hR=homoArg、PIC=フェニルイソシアネート、PC=フェニルアルバミル。全てのPTC−ペプチドがより疎水性のものとなる。N−アセチル化ペプチドは変わらず、まさにラン1で行なった通りにラン2で溶出することになる。ブロックされたペプチドはそれによって大半のPTC−ペプチドから分離することになる。NH 2 - general description of the major steps in order to sort the subset of endblocked peptide. Critical amino acid residues are represented. R = Arg, K = Lys, hR = homoArg, PIC = phenyl isocyanate, PC = phenylalbamyl. All PTC-peptides become more hydrophobic. The N-acetylated peptide remains unchanged and will elute in run 2 just as it did in run 1. The blocked peptide will thereby be separated from most PTC-peptides. ヒト及びE. coliの両方に由来するキュレートSwissProtタンパク質入力に対するコンピュータ内でのエンドプロテイナーゼLys−C消化により生成された「特有」ペプチド質量の数を示す円グラフ。両方のケースにおいて見られるように、90%以上のペプチド質量(0.001Daの精度で計算されたもの)が、データベース内の少なくとも1つのメチオニン残基を含有する特有ペプチド配列に対応し、それによって、それらの親タンパク質を同定するために使用可能である。A pie chart showing the number of “unique” peptide masses generated by in-house endoproteinase Lys-C digestion against curated SwissProt protein input from both human and E. coli. As seen in both cases, more than 90% peptide mass (calculated with an accuracy of 0.001 Da) corresponds to a unique peptide sequence containing at least one methionine residue in the database, thereby Can be used to identify their parent proteins. 定量的示差NH2−末端ペプチドペースのプロテオームアプローチを導く反応の概略的要約。臨界アミノ酸側鎖が示されている。R=Arg、K=Lys、hR=homoArg、PIC=フェニルイソシアネート、PC=フェニルカルバミル、TNBS=トリニトロベンゼンスルホネート。16O/18/Oは、それぞれH2 16O又はH2 18O内での消化によって得られたディファレンシャル標識づけを意味する。Schematic summary of the reactions leading to the terminal peptides pace proteomic approach - quantitative differential NH 2. Critical amino acid side chains are indicated. R = Arg, K = Lys, hR = homoArg, PIC = phenyl isocyanate, PC = phenylcarbamyl, TNBS = trinitrobenzenesulfonate. 16 O / 18 / O means differential labeling obtained by digestion in H 2 16 O or H 2 18 O, respectively. 単一カラムペプチドソーター: ペプチドソーティングは、一次ランのフラクションについて改変が行なわれた後、二次ランの間に起こる。一次ランからのペプチドフラクションは、表IVAで規定されているように組合わされ、サンプルインジェクターによって投入された。一次ランにおいても二次ラン中も全ての条件(RP−吸着剤、流量、勾配、溶媒など)が同一に保たれた。単一カラムバージョンでは、全てのペプチドが同じカラムを通過する。サンプル投入後、従来の市販の高圧HPLCポンプシステム(ここでは溶媒ポンプと呼ばれる)を用いて勾配が作り出される。バルブは自動的に操舵され(a及びbは高圧バルブであり、c及びdは低圧バルブである)、溶媒流を、分析用計器(フラクションコレクター、質量分析計又はMALD1−標的)又は廃棄物のいずれかの所望の方向に導く。Single column peptide sorter: Peptide sorting occurs during the secondary run after modifications have been made to the fraction of the primary run. Peptide fractions from the primary run were combined as specified in Table IVA and input by the sample injector. All conditions (RP-adsorbent, flow rate, gradient, solvent, etc.) were kept the same in the primary and secondary runs. In the single column version, all peptides pass through the same column. After sample loading, a gradient is created using a conventional commercially available high pressure HPLC pump system (referred to herein as a solvent pump). The valves are automatically steered (a and b are high pressure valves and c and d are low pressure valves), and the solvent flow is analyzed by an analytical instrument (fraction collector, mass spectrometer or MALDI-target) or waste Lead in any desired direction. 50.106 E. coli細胞の溶解物の合計トリプシン消化物のRP−HPLC分離(内径2.1×250mmのC18−カラム)の214nmUV吸光度プロフィール。5%Bから出発して、80μl/分の定流で1%B/分の漸増線形勾配を利用することによって、トリプシンペプチドが溶出される。23%の溶媒Bと63%の溶媒Bの間で溶出するペプチドを各80μlの40のフラクション内に回収する。最初に回収したフラクションは10と番号づけされ、最後のものは49と番号づけされている(例18も参照のこと)。取上げられ図11でさらに処理されたフラクションは、青色の開放矩形囲みで示されている。50.106 214 nm UV absorbance profile of RP-HPLC separation of total tryptic digest of E. coli cell lysate (C18-column with ID 2.1 × 250 mm). Starting with 5% B, tryptic peptides are eluted by utilizing an increasing linear gradient of 1% B / min at a constant flow of 80 μl / min. Peptides eluting between 23% solvent B and 63% solvent B are collected in 40 μl of 40 fractions each. The first collected fraction is numbered 10 and the last is numbered 49 (see also Example 18). The fraction taken and further processed in FIG. 11 is indicated by a blue open rectangular box. フラクション10、22、34及び46(一次ラン)内で存在するペプチドの穏やかな酸化(1%のTFA中の0.5%のH22を使用)の後に得られたメチオニン−スルホキシドペプチドの回収を示す214nmUV吸光度プロフィール。Met−SOペプチドの回収は、大量の未修飾ペプチドの溶出より6分前に開始され、4分間持続する。クロマトグラフィー条件は、図10に示された通り同一であった。未修飾ペプチドを含有するフラクションは、青色矢印で示され、ソートされたペプチドは、赤色で限定されている:4−7、16−19、28−31及び40−43(表IVA)。Of the methionine-sulfoxide peptide obtained after mild oxidation of the peptides present in fractions 10, 22, 34 and 46 (primary run) (using 0.5% H 2 O 2 in 1% TFA) 214 nm UV absorbance profile showing recovery. Met-SO peptide recovery begins 6 minutes before elution of large amounts of unmodified peptide and lasts for 4 minutes. Chromatographic conditions were the same as shown in FIG. Fractions containing unmodified peptides are indicated by blue arrows and sorted peptides are limited in red: 4-7, 16-19, 28-31 and 40-43 (Table IVA). 3重カラムへソーター: このシステムは、並列に連結された3本の同一RPカラムで作動する。ここでもまた、並列ランの間のみならず、一次ランと比較しても、全ての条件か同一に保たれている。一次ランから回収されたフラクションは、表Vに規定されているように、組合され、修飾され、各カラム上で分布させられた。溶媒流は、3本のカラム全体を通して一定に保たれる。これは、各々の個々のカラムを高圧ポンプシステムに連結し、それによって3本のこのようなポンプを使用することによって(バージョンA)か又は単一の高圧ポンプを用いるものの制御されたスプリッタシステムを用いて各カラムに向けての流量を制御することによって(バージョンB)達成できる。かかる流量調節器は現在市販されている(バルブa−iは高圧バルブであり、バルブj−oは低圧バルブである)。これらのバルブはPCで操舵でき、投入、分離及び分析(フラクション回収、質量分析計又はMALDI−標的)を含め完全自動運転を可能にする。Sorter to triple column: This system works with three identical RP columns connected in parallel. Again, all conditions remain the same, not only during parallel runs, but also compared to primary runs. The fractions recovered from the primary run were combined, modified and distributed on each column as specified in Table V. The solvent stream is kept constant throughout the three columns. This connects each individual column to a high pressure pump system, thereby using three such pumps (version A) or using a single high pressure pump to control a controlled splitter system. And can be achieved by controlling the flow rate towards each column (version B). Such flow regulators are currently commercially available (valve ai is a high pressure valve and valve jo is a low pressure valve). These valves can be steered by a PC and allow fully automated operation including loading, separation and analysis (fraction collection, mass spectrometer or MALDI-target). 3重カラムへソーター: このシステムは、並列に連結された3本の同一RPカラムで作動する。ここでもまた、並列ランの間のみならず、一次ランと比較しても、全ての条件か同一に保たれている。一次ランから回収されたフラクションは、表Vに規定されているように、組合され、修飾され、各カラム上で分布させられた。溶媒流は、3本のカラム全体を通して一定に保たれる。これは、各々の個々のカラムを高圧ポンプシステムに連結し、それによって3本のこのようなポンプを使用することによって(バージョンA)か又は単一の高圧ポンプを用いるものの制御されたスプリッタシステムを用いて各カラムに向けての流量を制御することによって(バージョンB)達成できる。かかる流量調節器は現在市販されている(バルブa−iは高圧バルブであり、バルブj−oは低圧バルブである)。これらのバルブはPCで操舵でき、投入、分離及び分析(フラクション回収、質量分析計又はMALDI−標的)を含め完全自動運転を可能にする。Sorter to triple column: This system works with three identical RP columns connected in parallel. Again, all conditions remain the same, not only during parallel runs, but also compared to primary runs. The fractions recovered from the primary run were combined, modified and distributed on each column as specified in Table V. The solvent stream is kept constant throughout the three columns. This connects each individual column to a high pressure pump system, thereby using three such pumps (version A) or using a single high pressure pump to control a controlled splitter system. And can be achieved by controlling the flow rate towards each column (version B). Such flow regulators are currently commercially available (valve ai is a high pressure valve and valve jo is a low pressure valve). These valves can be steered by a PC and allow fully automated operation including loading, separation and analysis (fraction collection, mass spectrometer or MALDI-target). 9カラムペプチドソーター: このシステムは、以下のような複数の面で以前の装置とは異なっている: i)一次ランの1フラクションが毎回1本のカラム上に投入される、ii)各カラムは、一次ランのカラムより小さく、使い捨て材料で構成されていてよい、及びiii)勾配が次のカラムに向けて方向づけされる前にすべてのカラムが完全に展開されているような形で直列/並列組合せモードで作動させられる。カラムはより小さいものであることから、作動時間を減少させることができる。カラムの入口を制御するバルブa−gは高圧バルブである。バルブh−o及びp−rは、異なるカラムの出口流を廃棄物又は分析システムのいずれかに制御し、低圧デッドボリュームバルブであり得る。カラムI、II及びIIIは、同じ溶媒勾配で現像され、勾配の最初の部分は、カラムIに向けられ、第2の部分は、カラムIIのために用いられ、第3の部分は、カラムIIIに向けられる(詳細については、例13を参照のこと)。フラグを立てたペプチド及び未改変ペプチドの分離は、PCを用いて操作可能であるバルブ設定により舵取りされる。9カラムソーターが、先行セットに比べて遅延を伴ってランする、各々3本のカラムから成る3セットで作動し、ここで記述する例では、この遅延は3分にセットされた: すなわち、BはAよりも3分遅れて始動し、CはBの開始から3分後に始動した。カラムセットの各々に由来する溶出ペプチドは、バルブp−rにより、上述のように分析ツールに向かって導かれる。Nine-column peptide sorter: This system differs from previous devices in several ways: i) One fraction of the primary run is put on one column each time, ii) Each column is Smaller than the primary run column and may be composed of disposable material, and iii) in series / parallel in such a way that all columns are fully deployed before the gradient is directed towards the next column Operated in combined mode. Since the column is smaller, the operating time can be reduced. Valves ag controlling the column inlet are high pressure valves. Valves ho and pr control different column outlet streams to either waste or analytical systems and may be low pressure dead volume valves. Columns I, II and III are developed with the same solvent gradient, the first part of the gradient is directed to column I, the second part is used for column II, and the third part is column III. (See Example 13 for details). Separation of flagged and unmodified peptides is steered by valve settings that can be manipulated using a PC. A 9 column sorter operated with 3 sets of 3 columns each running with a delay compared to the previous set, and in the example described here, this delay was set to 3 minutes: Started 3 minutes behind A and C started 3 minutes after the start of B. The eluted peptides from each of the column sets are directed toward the analytical tool as described above by valve pr. : (A)ペプチド基準混合物 NH2−Alan−Arg−COOH(n=7〜42)のRP−HPLC分離のUV吸光度プロフィール(214nm)。付加的な1アラニン残基で異なっているこの混合物の成分が明確に認識できる。分離は、0.1%のTFA中の線形アセトニトリル勾配を用いて内径2.1mmのRP−HPLCC18−カラム上で行なわれた。(B)71amu'sで分離されたこの混合物中に存在する異なる成分を明らかにするMALDI−RETOF−MSスペクトル。: (A) peptide reference mixture NH 2 -Alan-Arg-COOH ( n = 7~42) UV absorbance profile of RP-HPLC separation of (214 nm). The components of this mixture that differ by an additional 1 alanine residue can be clearly recognized. The separation was performed on a 2.1 mm ID RP-HPLC C18-column using a linear acetonitrile gradient in 0.1% TFA. (B) MALDI-RETOF-MS spectrum revealing the different components present in this mixture separated at 71 amu's. : (A)ペプチド基準混合物 NH2−Alan−Arg−COOH(n=7〜42)のRP−HPLC分離のUV吸光度プロフィール(214nm)。付加的な1アラニン残基で異なっているこの混合物の成分が明確に認識できる。分離は、0.1%のTFA中の線形アセトニトリル勾配を用いて内径2.1mmのRP−HPLCC18−カラム上で行なわれた。(B)71amu'sで分離されたこの混合物中に存在する異なる成分を明らかにするMALDI−RETOF−MSスペクトル。: (A) peptide reference mixture NH 2 -Alan-Arg-COOH ( n = 7~42) UV absorbance profile of RP-HPLC separation of (214 nm). The components of this mixture that differ by an additional 1 alanine residue can be clearly recognized. The separation was performed on a 2.1 mm ID RP-HPLC C18-column using a linear acetonitrile gradient in 0.1% TFA. (B) MALDI-RETOF-MS spectrum revealing the different components present in this mixture separated at 71 amu's. 回収されたMet−SOペプチドの2つのフラクション内に存在するペプチドのMALDI−RETOF質量スペクトル(図A及びB)。同定されたMet−SOペプチドの質量が与えられ、リフレクトロンモードで観察されたメタンスルフェン酸の損失を伴うそれらの特徴的フラグメント化生成物が表わされ、より短かいフラグメントを与えている(青色矢印でしめされている)。MALDI-RETOF mass spectrum of peptides present in two fractions of recovered Met-SO peptide (Figures A and B). Given the mass of the identified Met-SO peptides, their characteristic fragmentation products with the loss of methanesulfenic acid observed in reflectron mode are represented, giving shorter fragments ( Blue arrows) 回収されたMet−SOペプチドの2つのフラクション内に存在するペプチドのMALDI−RETOF質量スペクトル(図A及びB)。同定されたMet−SOペプチドの質量が与えられ、リフレクトロンモードで観察されたメタンスルフェン酸の損失を伴うそれらの特徴的フラグメント化生成物が表わされ、より短かいフラグメントを与えている(青色矢印でしめされている)。MALDI-RETOF mass spectrum of peptides present in two fractions of recovered Met-SO peptide (Figures A and B). Given the mass of the identified Met-SO peptides, their characteristic fragmentation products with the loss of methanesulfenic acid observed in reflectron mode are represented, giving shorter fragments ( Blue arrows) メチオニンペプチドについてソートする定量的示差プロテオームアプローチの図表。MSOは、メチオニンスルホキシドを意味する。Diagram of quantitative differential proteomic approach sorting for methionine peptides. MSO means methionine sulfoxide. メチオニンペプチドについてソートする定量的示差プロテオームアプローチの図表。MSOは、メチオニンスルホキシドを意味する。Diagram of quantitative differential proteomic approach sorting for methionine peptides. MSO means methionine sulfoxide. BSAの16O−及び18O−で標識づけされたトリプシン消化物の1/1の混合物合計5pmolから得られた19個のペプチド(X軸にペプチド質量)のMALDI−RETOF−MSで測定された同位体比(X軸の値)。BSA−mixの測定された割当量については、1.03という平均値が得られた。MALDI-RETOF-MS of 19 peptides (peptide mass on the X axis) obtained from a total of 5 pmol of a 1/1 mixture of tryptic digests labeled with 16 O- and 18 O- of BSA. Isotope ratio (X-axis value). For the measured quota of BSA-mix, an average value of 1.03 was obtained. メチオニンを含有していることが実証できなかったペプチド(赤で示す)との関係における50・166個のE. coliの細胞からのタンパク質材料のトリプシン消化物の一次フラクション内でのMALDI−RETOF−MSを用いたMet−SOペプチドの数(青色で示す)を描いたグラフ。MALDI-RETOF in the primary fractions of a tryptic digest of the protein material from 50, 16 of the six E. coli cells in relation to the peptide to contain a methionine could not be demonstrated (shown in red) -Graph depicting the number of Met-SO peptides using MS (shown in blue).

Claims (70)

タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離するための方法において、
(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと分離する工程;(b)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を、化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させて、改変されフラグを立てたペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)クロマトグラフィーによって各フラクションから前記改変されたか又はフラグを立てたペプチドを単離する工程を含み、工程(a)及び(c)のクロマトグラフィーが同じタイプのクロマトグラフィーで実施される方法。
In a method for isolating a subset of peptides from a protein peptide mixture,
(A) separating the protein peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) at least one amino acid of at least one of the peptides in each fraction chemically, enzymatically, or chemical and are enzymatically modified, step for generating a subset of peptides made a modified flag, and (c) or if it were the modified from each fraction by chromatography to isolate the peptide made a flag A process comprising the steps, wherein the chromatography of steps (a) and (c) is carried out with the same type of chromatography.
工程(a)及び(c)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似している、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the chromatographic conditions of steps (a) and (c) are the same or substantially similar. 工程(a)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項1又は2に記載の方法。The method according to claim 1 or 2, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (a). 改変を受けるアミノ酸がアルギニン、プロリン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リシン、チロシン、ヒスチジン、フェニルアラニン及びこれらのうちの2つ又は3つの任意の組合せからなる群より選択される、請求項1、2又は3に記載の方法。The amino acid to be modified is selected from the group consisting of arginine, proline, cysteine, methionine, tryptophan, lysine, tyrosine, histidine, phenylalanine and any combination of two or three thereof. The method described in 1. 改変を受けるアミノ酸がメチオニンである、請求項4に記載の方法。The method according to claim 4, wherein the amino acid to be modified is methionine. 改変を受けるアミノ酸がシステインである、請求項4に記載の方法。The method according to claim 4, wherein the amino acid to be modified is cysteine. 改変を受けるアミノ酸がメチオニン及びシステインである、請求項4に記載の方法。The method according to claim 4, wherein the amino acids to be modified are methionine and cysteine. 改変を受けるアミノ酸が翻訳と同時に又は翻訳後に修飾されたアミノ酸である、請求項1、2、又は3に記載の方法。The method according to claim 1, 2, or 3, wherein the amino acid to be modified is an amino acid modified simultaneously with or after translation. 翻訳と同時又は翻訳後の修飾が、グリコシル化、リン酸化、アセチル化、硫酸化、ユビキチン化、アルキル化、ニトロシル化、酸化、ヒドロキシル化、及びメチル化及びそれらの任意の組合せからなる群より選択される、請求項8に記載の方法。Translational and post-translational modifications are selected from the group consisting of glycosylation, phosphorylation, acetylation, sulfation, ubiquitination, alkylation, nitrosylation, oxidation, hydroxylation, and methylation and any combination thereof 9. The method of claim 8, wherein: 翻訳と同時に又は翻訳の後に修飾されたアミノ酸がリン酸化されたアミノ酸である、請求項9に記載の方法。The method according to claim 9, wherein the amino acid modified simultaneously with or after translation is a phosphorylated amino acid. 翻訳と同時に又は翻訳の後に修飾されたアミノ酸がグリコシル化されたアミノ酸である、請求項9に記載の方法。10. The method of claim 9, wherein the amino acid modified simultaneously with or after translation is a glycosylated amino acid. 翻訳と同時に又は翻訳の後に修飾されたアミノ酸がε−N−アセチル化されたアミノ酸である、請求項9に記載の方法。The method according to claim 9, wherein the amino acid modified simultaneously with or after translation is an ε-N-acetylated amino acid. フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程をさらに含む、請求項1〜12に記載の方法。13. The method of claims 1-12, further comprising identifying a flagged peptide and its corresponding protein. 前記同定工程が、データベース検索と組合せた形でタンデム質量分析計によって実施される、請求項13に記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the identifying step is performed by a tandem mass spectrometer in combination with a database search. 前記同定工程が、データベース検索と組合せたポストソース分解分析によって実施される、請求項13に記載の方法。The method of claim 13, wherein the identifying step is performed by post-source decomposition analysis combined with database search. 前記同定工程が、データベース検索と組合せてペプチドの質量を測定することによって実施される、請求項13に記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the identifying step is performed by measuring peptide mass in combination with a database search. 前記同定工程がさらに、(a)改変されたアミノ酸の存在;(b)フラグを立てたペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(c)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(d)ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均の1つ以上に基づいている、請求項16に記載の方法。The identification step further comprises (a) the presence of a modified amino acid; (b) the determination of the number of free amino groups in the flagged peptide; (c) the resolution of the protease used to produce the protein peptide mixture. 17. The method of claim 16, wherein the method is based on knowledge of specificity; and (d) one or more of the large averages of peptide hydrophobicity. タンパク質を含む1を越えるサンプルの中の少なくとも1つのタンパク質の相対量を決定する方法において、(a)第1の同位体を用いて第1のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(b)第2の同位体で第2のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(c)第2のサンプルのタンパク質ペプチド混合物と第1のサンプルのタンパク質ペプチド混合物を混ぜ合わせる工程;(d)組合わされたタンパク質ペプチド混合物をクロマトグラフィーによってペプチドのフラクションへと分離させる工程;(e)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を、化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させ、それによってフラグを立てたペプチドを形成する工程、及び(f)クロマトグラフィーによって各フラクションからのフラグを立てたペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(d)と同じタイプのクロマトグラフィーを用いて実施される工程;(g)単離されたフラグを立てたペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(h)同一であるもののディファレンシャルに同位体で標識づけされたフラグを立てたペプチドのピークの高さを比較することにより、各サンプル中のフラグを立てたペプチドの相対量を計算する工程、及び(i)前記フラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程を含む方法。In a method for determining the relative amount of at least one protein in more than one sample containing protein, (a) labeling a peptide present in the first sample with a first isotope; b) labeling the peptides present in the second sample with a second isotope; (c) mixing the protein peptide mixture of the second sample with the protein peptide mixture of the first sample; ) Separating the combined protein-peptide mixture by chromatography into peptide fractions; (e) at least one amino acid of at least one of the peptides in each fraction chemically or enzymatically. , or chemically and enzymatically altered, thereby forming a peptide flagged And (f) isolating flagged peptides from each fraction by chromatography, wherein the chromatography is performed using the same type of chromatography as in step (d); g) performing mass spectrometric analysis of the isolated flagged peptides; (h) comparing the peak heights of the flagged peptides that are identical but differentially labeled with an isotope. Calculating the relative amount of flagged peptides in each sample, and (i) determining the identity of the flagged peptides and their corresponding proteins. 工程(d)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項18に記載の方法。19. A method according to claim 18, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (d). 工程(d)及び(f)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似している、請求項18又は19に記載の方法。20. A method according to claim 18 or 19, wherein the chromatographic conditions of steps (d) and (f) are the same or substantially similar. フラグを立てたペプチドの同一性の決定が、データベース検索と組合せたタンデム質量分析法、ポストソース分解分析、ペプチドの質量の測定及びアミノ末端ペプチドの質量の測定からなる群より選択された方法によって実施される、請求項18、19又は20に記載の方法。Determination of identity of flagged peptides is performed by a method selected from the group consisting of tandem mass spectrometry combined with database search, post-source degradation analysis, peptide mass measurement and amino-terminal peptide mass measurement 21. The method of claim 18, 19 or 20, wherein: フラグを立てたぺプチドの同一性を決定する工程がさらに、(a)改変されたアミノ酸の存在;(b)フラグを立てたペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(c)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(d)ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均のうちの1以上のものに基づいている、請求項21に記載の方法。Determining the identity of the flagged peptide further comprises: (a) the presence of a modified amino acid; (b) the determination of the number of free amino groups in the flagged peptide; (c) a protein peptide mixture 23. The method of claim 21, wherein the method is based on knowledge of the splitting specificity of the protease used to generate the lysate; and (d) one or more of the large averages of the hydrophobicities of the peptides. サンプル中に存在する少なくとも1つのタンパク質の量を決定するための方法において、(a)タンパク質ペプチド混合物を調製する工程;(b)その基準ペプチド対応物と比較してディファレンシャルに同位体により標識づけされた少なくとも1つの合成基準ペプチドを既知の量だけ混合物に添加し、それによって前記合成基準ペプチド及び前記基準ペプチド対応物が工程(d)で改変されることになる工程;(c)クロマトグラフィーによって混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(d)各フラクション内のペプチドのうちの少なくとも1つのペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させ、それによってフラグを立てたペプチドを形成する工程;(e)クロマトグラフィーによって各フラクションからのフラグを立てたペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(c)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(f)フラグを立てたペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(g)合成基準ペプチドのピーク高さをその基準ペプチドと比較することによってサンプル中に存在するタンパク質の量を計算する工程、及び(h)前記基準ペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程を含む方法。In a method for determining the amount of at least one protein present in a sample, (a) preparing a protein peptide mixture; (b) differentially isotopically labeled compared to its reference peptide counterpart. Adding at least one synthetic reference peptide in a known amount to the mixture, whereby the synthetic reference peptide and the reference peptide counterpart are modified in step (d); (c) the mixture by chromatography (D) at least one amino acid of at least one of the peptides in each fraction is chemically, enzymatically, or chemically and enzymatically modified ; step of forming a peptide flagged by; (e) chromatogram Isolating flagged peptides from each fraction by the step, wherein the chromatography is performed in the same type of chromatography as in step (c); (f) Performing an analysis by mass spectrometry; (g) calculating the amount of protein present in the sample by comparing the peak height of the synthetic reference peptide to the reference peptide; and (h) the reference peptide and Determining the identity of the corresponding protein. 工程(c)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項23に記載の方法。24. The method of claim 23, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (c). 工程(c)及び(e)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似している、請求項23又は24に記載の方法。25. A method according to claim 23 or 24, wherein the chromatographic conditions of steps (c) and (e) are the same or substantially similar. 基準ペプチドの同一性の決定が、データベース検索と組合せたタンデム質量分析法、ポストソース分解分析、ペプチドの質量の測定及びアミノ末端ペプチドの質量の測定からなる群より選択された方法によって実施される、請求項23、24又は25に記載の方法。Determination of the identity of the reference peptide is performed by a method selected from the group consisting of tandem mass spectrometry combined with database searching, post-source degradation analysis, peptide mass measurement and amino-terminal peptide mass measurement. 26. A method according to claim 23, 24 or 25. 基準ぺプチドの同一性を決定する工程がさらに、(a)改変されたアミノ酸の存在;(b)基準ペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(c)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(d)ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均のうちの1以上のものに基づいている、請求項26に記載の方法。The step of determining the identity of the reference peptide is further used to generate (a) the presence of a modified amino acid; (b) the number of free amino groups in the reference peptide; (c) a protein peptide mixture. 27. The method of claim 26, wherein said method is based on knowledge of the splitting specificity of the protease to be obtained; and (d) one or more of the large averages of the hydrophobicity of the peptide. タンパク質ペプチド混合物からペプチドのサブセットを単離するための方法において、
(a)クロマトグラフィーによってタンパク質ペプチド混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(b)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させて、未改変同定ペプチドのサブセットを生成する工程、及び(c)クロマトグラフィーによって各フラクションから前記未改変の又は同定ペプチドを単離する工程を含み、工程(a)及び(c)のクロマトグラフィーが同じタイプのクロマトグラフィーで実施される方法。
In a method for isolating a subset of peptides from a protein peptide mixture,
(A) separating the protein-peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (b) at least one amino acid of most of the peptides in each fraction chemically, enzymatically, or chemically manner and are enzymatically modified, step for generating a subset of unaltered identification peptides, and (c) or from each fraction of the unmodified by chromatography comprising the step of isolating the constant peptide, step (a ) And (c) chromatography is carried out with the same type of chromatography.
工程(a)及び(c)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似したのである、請求項28に記載の方法。29. The method of claim 28, wherein the chromatographic conditions of steps (a) and (c) are the same or substantially similar. 工程(a)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項28又は29に記載の方法。30. A method according to claim 28 or 29, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (a). 同定ペプチドは、アミノ末端がブロックされたペプチドである、請求項28、29又は30に記載の方法。The method according to claim 28, 29 or 30, wherein the identification peptide is a peptide whose amino terminus is blocked. 同定ペプチドがアミノ末端ペプチドである、請求項28、29又は30に記載の方法。31. The method of claim 28, 29 or 30, wherein the identification peptide is an amino terminal peptide. 同定ペプチドがカルボキシ末端ペプチドである、請求項28、29又は30に記載の方法。31. The method of claim 28, 29 or 30, wherein the identification peptide is a carboxy terminal peptide. 同定ペプチドが、内部的に、タンパク質分解により処理されたペプチドである、請求項28、29又は30に記載の方法。31. A method according to claim 28, 29 or 30, wherein the identifying peptide is a peptide that has been internally proteolytically processed. インビボでブロックされたアミノ末端ペプチドとインビボでブロックされない遊離のアミノ末端ペプチドとを区別する、請求項32に記載の方法。35. The method of claim 32, wherein the method distinguishes between an amino terminal peptide blocked in vivo and a free amino terminal peptide that is not blocked in vivo. 同定ペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程をさらに含む、請求項28〜35のいずれか1項に記載の方法。36. The method of any one of claims 28-35, further comprising identifying the identified peptide and its corresponding protein. 前記同定工程が、データベース検索と組合せた形でタンデム質量分析計によって支援される、請求項36に記載の方法。37. The method of claim 36, wherein the identifying step is assisted by a tandem mass spectrometer in combination with a database search. 前記同定工程が、データベース検索と組合せてポストソース分解分析によって支援される請求項36に記載の方法。37. The method of claim 36, wherein the identifying step is assisted by post source decomposition analysis in combination with a database search. 前記同定工程が、データベース検索と組合せてペプチドの質量を測定することによって実施される、請求項36に記載の方法。37. The method of claim 36, wherein the identifying step is performed by measuring peptide mass in combination with a database search. 前記同定工程がさらに、(a)同定ペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(b)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(c)ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均のうちの1以上のものに基づいている、請求項39に記載の方法。The identification step further comprises (a) determining the number of free amino groups in the identified peptide; (b) knowledge of the split specificity of the protease used to produce the protein peptide mixture; 40. The method of claim 39, wherein the method is based on one or more of the large averages of fobicity. タンパク質を含む複数のサンプルの中の少なくとも1つのタンパク質の相対量を決定する方法において、(a)第1の同位体を用いた第1のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(b)第2の同位体で第2のサンプル中に存在するペプチドを標識づけする工程;(c)第2のサンプルのタンパク質ペプチド混合物と第1のサンプルのタンパク質ペプチド混合物を混ぜ合わせる工程;(d)組合わされたタンパク質ペプチド混合物をクロマトグラフィーによってペプチドのフラクションへと分離させる工程;(e)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させそれによって同定ペプチドを形成する工程、及び(f)クロマトグラフィーによって各フラクションからの同定ペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(d)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(g)単離された同定ペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(h)同一であるもののディファレンシャルに同位体で標識づけされた同定ペプチドのピーク高さを比較することにより、各サンプル中の同定ペプチドの相対量を計算する工程、及び(i)前記同定ペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程を含む方法。(B) labeling a peptide present in a first sample with a first isotope in a method for determining the relative amount of at least one protein in a plurality of samples containing proteins; ) Labeling the peptides present in the second sample with a second isotope; (c) mixing the protein peptide mixture of the second sample with the protein peptide mixture of the first sample; (d) Separating the combined protein-peptide mixture into peptide fractions by chromatography; (e) chemically or enzymatically, or at least one amino acid of most of the peptides in each fraction; step of forming identification peptide thereby chemically and is enzymatically modified, and (f) chromatogram Isolating the identified peptide from each fraction by a fee, wherein the chromatography is performed in the same type of chromatography as in step (d); (g) mass spectrometry of the isolated identified peptide Performing an analysis according to: (h) calculating the relative amount of identified peptides in each sample by comparing the peak heights of identical but differentially isotopically labeled identified peptides; and (I) A method comprising determining the identity of the identified peptide and its corresponding protein. 工程(d)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項41に記載の方法。42. The method of claim 41, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (d). 工程(d)及び(f)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似している、請求項41又は42に記載の方法。43. The method of claim 41 or 42, wherein the chromatographic conditions of steps (d) and (f) are the same or substantially similar. 同定ペプチドの同一性の決定が、データベース検索と組合せたタンデム質量分析法、ポストソース分解分析、ペプチドの質量の測定及びアミノ末端ペプチドの質量の測定からなる群より選択された方法によって実施される、請求項41、42又は43に記載の方法。Determination of the identity of the identified peptide is performed by a method selected from the group consisting of tandem mass spectrometry combined with database search, post-source degradation analysis, peptide mass measurement and amino-terminal peptide mass measurement. 44. A method according to claim 41, 42 or 43. 同定ぺプチドの同一性を決定する工程がさらに、(a)同定ペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(b)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(c)ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均のうちの1以上のものに基づいている、請求項44に記載の方法。Determining the identity of the identity peptide further comprises (a) determining the number of free amino groups in the identity peptide; (b) knowledge of the split specificity of the protease used to produce the protein peptide mixture; 45. The method of claim 44, wherein (c) is based on one or more of the large averages of peptide hydrophobicities. サンプル中に存在する少なくとも1つのタンパク質の量を決定するための方法において、(a)タンパク質ペプチド混合物を調製する工程;(b)その基準ペプチド対応物と比較してディファレンシャルに同位体により標識づけされた少なくとも1つの合成基準ペプチドを既知の量だけ混合物に添加し、それによって前記合成基準ペプチド及び前記基準ペプチド対応物が工程(d)で改変されることになる工程;(c)クロマトグラフィーによって混合物をペプチドフラクションへと分離させる工程;(d)各フラクション内のペプチドのうちの大部分のペプチドの少なくとも1つのアミノ酸を化学的に、又は酵素的に、又は化学的かつ酵素的に改変させそれによって同定ペプチドを形成する工程;(e)クロマトグラフィーによって各フラクションからの同定ペプチドを単離させる工程であって、該クロマトグラフィーが工程(c)と同じタイプのクロマトグラフィーで実施される工程;(f)同定ペプチドの質量分析法による分析を実施する工程;(g)合成基準ペプチドのピーク高さをその基準ペプチド対応物と比較することによってサンプル中に存在するタンパク質の量を計算する工程及び(h)前記基準ペプチド及びその対応するタンパク質の同一性を決定する工程を含む方法。In a method for determining the amount of at least one protein present in a sample, (a) preparing a protein peptide mixture; (b) differentially isotopically labeled compared to its reference peptide counterpart. Adding at least one synthetic reference peptide in a known amount to the mixture, whereby the synthetic reference peptide and the reference peptide counterpart are modified in step (d); (c) the mixture by chromatography (D) at least one amino acid of most of the peptides in each fraction is chemically, enzymatically, or chemically and enzymatically modified thereby step of forming identification peptide; (e) each hula chromatography Isolating the identified peptide from the step, wherein the chromatography is performed with the same type of chromatography as in step (c); (f) performing mass spectrometry analysis of the identified peptide; (G) calculating the amount of protein present in the sample by comparing the peak height of the synthetic reference peptide with its reference peptide counterpart; and (h) determining the identity of the reference peptide and its corresponding protein. A method comprising the step of: 工程(c)の前に1以上の前処理工程が存在する、請求項46に記載の方法。47. The method of claim 46, wherein there is one or more pretreatment steps prior to step (c). 工程(c)及び(e)のクロマトグラフィー条件が同じか又は実質的に類似している、請求項46又は47に記載の方法。48. The method of claim 46 or 47, wherein the chromatographic conditions of steps (c) and (e) are the same or substantially similar. 基準ペプチドの同一性の決定が、データベース検索と組合せたタンデム質量分析法、ポストソース分解分析、ペプチドの質量の測定及びアミノ末端ペプチドの質量の測定からなる群より選択された方法によって実施される、請求項46、47又は48に記載の方法。Determination of the identity of the reference peptide is performed by a method selected from the group consisting of tandem mass spectrometry combined with database searching, post-source degradation analysis, peptide mass measurement and amino-terminal peptide mass measurement. 49. A method according to claim 46, 47 or 48. 基準ぺプチドの同一性を決定する工程がさらに、(a)基準ペプチド内の遊離アミノ基の数の決定;(b)タンパク質ペプチド混合物を生成するのに用いられるプロテアーゼの分割特異性についての知識;及び(c)基準ペプチドのハイドロフォビシティーの大平均のうちの1以上のものに基づいている、請求項49に記載の方法。Determining the identity of the reference peptide further comprises (a) determining the number of free amino groups in the reference peptide; (b) knowledge of the split specificity of the protease used to generate the protein peptide mixture; 50. The method of claim 49, wherein (c) is based on one or more of the large average hydrophobicity of the reference peptide. 規定の条件セットの下でタンパク質ペプチド混合物を複数のフラクションへと分離するための一次クロマトグラフィーカラムであって、それによって各フラクションがその後少なくとも1つのアミノ酸の改変を受けてフラグを立てたペプチドを生成し、かつ改変されたフラクションはプールされたフラクションのセットにプールされ、各々のプールされたフラクションが少なくとも2つの改変されたフラクションを含んでいる一次クロマトグラフィーカラム;及び第1のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラムと並列に配置された少なくとも第2の二次クロマトグラフィーカラムを含む二次クロマトグラフィーカラムセットであって、規定の条件セットと実質的に同一である条件の下でフラグを立てたペプチドの単離を行ない、それによって(i)1つのプール内又はプール間での異なるフラクションからのフラグを立てたペプチドの間及び(ii)フラグを立てたペプチドと未改変ペプチドの間で溶出オーバラップが全く存在しない二次クロマトグラフィーカラムセット、を含む、ペプチドをソーティングするためのシステム。Primary chromatography column for separating a protein-peptide mixture into multiple fractions under a defined set of conditions, whereby each fraction is subsequently subjected to at least one amino acid modification to produce a flagged peptide And the modified fractions are pooled into a set of pooled fractions, each of the pooled fractions including a primary chromatography column containing at least two modified fractions; and a first pooled fraction A first secondary chromatography column for separation and at least a second secondary chromatography column arranged in parallel with the first secondary chromatography column for separating a second pooled fraction Secondary chromatograph -Isolation of flagged peptides under a set of columns that are substantially identical to a defined set of conditions, thereby (i) flags from different fractions within or between pools And (ii) a secondary chromatography column set with no elution overlap between the flagged and unmodified peptides, and a system for sorting the peptides. 規定の条件セットの下でタンパク質ペプチド混合物を複数のフラクションへと分離するための一次クロマトグラフィーカラムであって、それによって各フラクションがその後少なくとも1つのアミノ酸の改変を受けて改変されたペプチドと未改変同定ペプチドを生成し、かつ改変されたフラクションはプールされたフラクションのセットにプールされ、各々のプールされたフラクションが少なくとも2つの改変されたフラクションを含んでいる一次クロマトグラフィーカラム;及び第1のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2のプールされたフラクションを分離するための第1の二次クロマトグラフィーカラムと並列に配置された少なくとも第2の二次クロマトグラフィーカラムを含む二次クロマトグラフィーカラムセットであって、規定の条件セットと実質的に同一である条件の下で同定ペプチドの単離を行ない、それによって(i)1つのプール内又はプール間での異なるフラクションからの同定ペプチドの間及び(ii)同定ペプチドと改変されたペプチドの間で溶出オーバラップが全く存在しない二次クロマトグラフィーカラムセット、を含む、ペプチドをソーティングするためのシステム。A primary chromatography column for separating a protein-peptide mixture into a plurality of fractions under a defined set of conditions, whereby each fraction is subsequently modified with at least one amino acid modification and an unmodified peptide A primary chromatography column that produces the identified peptide and the modified fractions are pooled into a set of pooled fractions, each pooled fraction containing at least two modified fractions; and a first pool A first secondary chromatography column for separating the separated fractions and at least a second secondary chromatography arranged in parallel with the first secondary chromatography column for separating the second pooled fractions Including a chromatography column Chromatographic column set isolation of identified peptides under conditions that are substantially identical to a defined set of conditions, thereby (i) identifying from different fractions within or between pools A system for sorting peptides comprising: (ii) a secondary chromatography column set with no elution overlap between the identified peptide and the modified peptide. 第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2の二次クロマトグラフィーカラムからの溶出物を回収するための第2のクロマトグラフィーカラムセットに対する出口をさらに含む、請求項51〜52のいずれか1項に記載のシステム。 53. The method according to any one of claims 51 to 52 , further comprising an outlet to a second chromatography column set for recovering eluates from the first secondary chromatography column and the second secondary chromatography column. The described system. 出口に連結された分析装置をさらに含む、請求項53に記載のシステム。54. The system of claim 53 , further comprising an analyzer coupled to the outlet. 二次クロマトグラフィーカラムセットから廃棄物を回収するための出口に連結された廃棄物容器をさらに含む、請求項53に記載のシステム。54. The system of claim 53 , further comprising a waste container coupled to an outlet for recovering waste from the secondary chromatography column set. 第1の二次カラム及び第2の二次カラムのうちの1つの中にプールされたフラクションを注入するため二次クロマトグラフィーカラムセットに結合されたサンプルインジェクターをさらに含む、請求項51〜52に記載のシステム。 53. The sample injector further comprising a sample injector coupled to a secondary chromatography column set for injecting a pooled fraction into one of the first secondary column and the second secondary column. The described system. サンプルインジェクターから、第1の二次カラム及び第2の二次カラムのうちの1つまでプールされたフラクションを導くためのサンプル注入バルブセットをさらに含む、請求項56に記載のシステム。57. The system of claim 56 , further comprising a sample injection valve set for directing a pooled fraction from the sample injector to one of the first secondary column and the second secondary column. 二次クロマトグラフィーカラムセットに対し溶媒勾配を提供するための溶媒システムをさらに含む、請求項51〜52に記載のシステム。 53. The system of claims 51-52 , further comprising a solvent system for providing a solvent gradient for the secondary chromatography column set. 溶媒システムが、第1の二次クロマトグラフィーカラムに対して溶媒勾配を提供するための第1の溶媒ポンプ及び第2の二次クロマトグラフィーカラムに対して溶媒勾配を提供するための第2の溶媒ポンプを含む、請求項58に記載のシステム。A solvent system provides a first solvent pump for providing a solvent gradient for the first secondary chromatography column and a second solvent for providing a solvent gradient for the second secondary chromatography column 59. The system of claim 58 , comprising a pump. 溶媒システムが、第1の二次クロマトグラフィーカラム及び第2の二次クロマトグラフィーカラムに連結された溶媒ポンプ;第1の二次クロマトグラフィーカラムへの溶媒流量を調節するための第1の流速調節器及び第2の二次クロマトグラフィーカラムへの溶媒流量を調節するための第2の流速調節器が含まれている、請求項58に記載のシステム。A solvent pump coupled to the first secondary chromatography column and the second secondary chromatography column; a first flow rate adjustment for adjusting a solvent flow rate to the first secondary chromatography column; 59. The system of claim 58 , comprising a second flow rate regulator for regulating the solvent flow rate to the vessel and the second secondary chromatography column. 二次クロマトグラフィーカラムセットから溶出物を回収するためのフラクションコレクターをさらに含む、請求項51〜52に記載のシステム。 53. The system of claims 51-52 , further comprising a fraction collector for recovering eluate from the secondary chromatography column set. サンプル注入バルブセットを制御するためのバルブ制御システムをさらに含む、請求項57に記載のシステム。 58. The system of claim 57 , further comprising a valve control system for controlling the sample injection valve set. 第1及び第2の二次クロマトグラフィーカラムが、一次カラムと実質的に同一である、請求項51〜52に記載のシステム。 53. The system of claims 51-52 , wherein the first and second secondary chromatography columns are substantially identical to the primary column. 第1の溶媒勾配が一次カラムに適用され、タンパク質ペプチド混合物の分離をもたらし、第1の溶媒勾配と実質的に同一のものである第2の溶媒勾配が二次カラムに適用され、プールされたフラクションの分離をもたらされる、請求項51〜52に記載のシステム。A first solvent gradient was applied to the primary column, resulting in the separation of the protein peptide mixture, and a second solvent gradient that was substantially identical to the first solvent gradient was applied to the secondary column and pooled 53. A system according to claims 51 to 52 , wherein separation is provided for fractionation. (a)タンパク質ペプチド混合物を分離するための一次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;(b)規定の条件セット下でタンパク質ペプチド混合物を1セットのフラクションへと分離するべく一次クロマトグラフィーカラム内にタンパク質ペプチド混合物を注入する工程;(c)フラクションセット内のフラクションのうちの少なくとも1つを改変させて1セットの改変されたフラクションを形成する工程であって、改変されたフラクションがフラグを立てたペプチドのサブセット及び未改変ペプチドのサブセットを含む工程;(d)第1の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションをプールして第1のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第1及び第2の改変されたフラクションからのフラグを立てたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの未改変ペプチドとフラグを立てたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(e)第3の改変されたフラクションと第4の改変されたフラクションをプールして第2のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第3及び第4の改変されたフラクションからのフラグを立てたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの未改変ペプチドとフラグを立てたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(f)未改変ペプチドのサブセットからフラグを立てたペプチドのサブセットを分離するため第1の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(g)規定の条件セット下で二次クロマトグラフィーカラムを用いて第1のプールされたフラクションを分離し、第1の改変されたフラクション及び第2の改変されたフラクション内のフラグを立てたペプチドのサブセットを単離する工程を含む、タンパク質ペプチド混合物からフラグを立てたペプチドを単離する方法。(A) providing a primary chromatography column for separating the protein peptide mixture; (b) the protein peptide in the primary chromatography column to separate the protein peptide mixture into a set of fractions under a defined set of conditions. Injecting the mixture; (c) modifying at least one of the fractions in the fraction set to form a set of modified fractions, wherein the modified fractions of the flagged peptides Comprising a subset and a subset of unmodified peptides; (d) pooling the first modified fraction and the second modified fraction to form a first pooled fraction, wherein i) FF from the first and second modified fractions Ii) no elution overlap between the unmodified peptide of the fraction and the flagged peptide; (e) the third modified fraction and the fourth modification. Pooling the fractions formed to form a second pooled fraction, wherein i) between the flagged peptides from the third and fourth modified fractions, and ii) said (F) a first secondary chromatography to separate a flagged subset of peptides from a subset of unmodified peptides, wherein there is no elution overlap between the fractions of unmodified peptides and flagged peptides; Providing a column; and (g) first pooled using a secondary chromatography column under a defined set of conditions. Separating the fraction and isolating the flagged peptide from the protein peptide mixture comprising isolating the flagged peptide subset in the first modified fraction and the second modified fraction Method. (a)タンパク質ペプチド混合物を分離するための一次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;(b)一次クロマトグラフィーカラム内にタンパク質ペプチド混合物を注入し、規定の条件セット下でタンパク質ペプチド混合物を1セットのフラクションへと分離する工程;(c)フラクションセット内のフラクションのうちの少なくとも1つを改変させて1セットの改変されたフラクションを形成する工程であって、改変されたフラクションが改変されたペプチドのサブセット及び同定ペプチドのサブセットを含む工程;(d)第1の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションをプールして第1のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第1及び第2の改変されたフラクションからの改変されたペプチドの間及び、ii)前記フラクションの同定ペプチドと改変されたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(e)第3の改変されたフラクションと第4の改変されたフラクションをプールして第2のプールされたフラクションを形成する工程であって、ここでi)第3及び第4の改変されたフラクションからの同定ペプチドの間及び、ii)前記フラクションの同定ペプチドと改変されたペプチドの間に溶出オーバラップが全く存在しない工程;(f)同定ペプチドのサブセットから改変されたペプチドのサブセットを分離するため第1の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(g)規定の条件セット下で二次クロマトグラフィーカラムを用いて第1のプールされたフラクションを分離し、第1の改変されたフラクションを第2の改変されたフラクション内の同定ペプチドのサブセットを単離する工程を含む、タンパク質ペプチド混合物中の同定ペプチドを単離する方法。(A) providing a primary chromatography column for separating the protein peptide mixture; (b) injecting the protein peptide mixture into the primary chromatography column and subjecting the protein peptide mixture to a set of fractions under a defined set of conditions. (C) modifying at least one of the fractions in the fraction set to form a set of modified fractions, wherein the modified fraction is a subset of the modified peptides And (d) pooling the first modified fraction and the second modified fraction to form a first pooled fraction, wherein i) A modified page from the first and second modified fractions. And ii) no elution overlap between the identified peptide of the fraction and the modified peptide; (e) pooling the third modified fraction and the fourth modified fraction; Forming a second pooled fraction, wherein i) between the identified peptides from the third and fourth modified fractions and ii) the identified peptides and modified peptides of said fractions (F) providing a first secondary chromatography column to separate the modified subset of peptides from the identified subset of peptides; and (g) the specified conditions The first pooled fraction is separated using a secondary chromatography column under the set and the first modified fraction is separated. Comprising the step of isolating a subset of identification peptides with transfection second modified in fractions, the method of isolating the identification peptides of protein peptide mixture. 規定の条件セット下で第1の二次クロマトグラフィーカラムを用いて第2のプールされたフラクションを分離し、第3の改変されたフラクション及び第4の改変されたフラクション内のフラグを立てたペプチド又は同定ペプチドのサブセットを単離する工程をさらに含む、請求項65又は66に記載の方法。Peptides that separated the second pooled fraction using the first secondary chromatography column under a defined set of conditions and flagged the third modified fraction and the fourth modified fraction 67. The method of claim 65 or 66 , further comprising isolating a subset of the identified peptides. (h)フラクション内の未改変ペプチドのサブセットから改変されたペプチドサブセットを分離するための、第1の二次クロマトグラフィーカラムと実質的に並列して配置された第2の二次クロマトグラフィーカラムを提供する工程;及び(i)規定の条件セット下で第2の二次クロマトグラフィーカラムを用いて第2のプールされたフラクションを分離し、第3の改変されたフラクションと第2の改変されたフラクションの中の改変されたペプチドのサブセットを単離する工程をさらに含む、請求項65又は66に記載の方法。(H) a second secondary chromatography column arranged substantially in parallel with the first secondary chromatography column for separating the modified peptide subset from the subset of unmodified peptides in the fraction; And (i) separating the second pooled fraction using a second secondary chromatography column under a defined set of conditions, the third modified fraction and the second modified fraction 67. The method of claim 65 or 66 , further comprising isolating a subset of the modified peptides in the fraction. フラグを立てたペプチド又は同定ペプチドを分析装置まで導く工程をさらに含む、請求項65又は66に記載の方法。67. The method of claim 65 or 66 , further comprising the step of directing the flagged or identified peptide to an analyzer. データベース検索と組合せて、分析装置を用いて同定ペプチド又はフラグを立てたペプチド及びその対応するタンパク質を同定する工程をさらに含む、請求項69に記載の方法。70. The method of claim 69 , further comprising identifying the identified peptide or flagged peptide and its corresponding protein using an analytical device in combination with a database search.
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